Im Forschungsprojekt wurden zwei verschiedene PLA-Typen - reines PLLA und reines PDLA mit jeweils Schmelztemperaturen von 180 °C - mittels Compoundierung im Technikumsmaßstab geblendet, um die PLA-Stereokomplexstruktur (scPLA) zu generieren. Dabei wurde mit einer innovativen Prozessführung das scPLA-Blend während der Extrusion mit einem Massedurchsatz vom 2 kg/h in Pulverform ausgefällt. Die Stereokomplex-Struktur konnte zu 100 % generiert und der Schmelzbereich im Thermogramm komplett um 55 °C auf 235 °C erhöht werden. Zwar konnte das scPLA-Blend zu einem Garn weiterverarbeitet werden, jedoch liegt die Festigkeit dieses Garns mit ca. 23 cN/tex weit unterhalb der Festigkeiten von PLA-Garnen, die derzeit auf dem Markt verfügbar sind. Die Begründung für das Nicht-Erreichen der angestrebten, hohen Festigkeit ist ein Entmischen das scPLA-Blends während der Extrusion. Eine Modifikation der klassischen Schmelzspinnanlage (u. a. Mischtorpedo und statische Mischer in der Schmelzeleitung) ist notwendig, um die Stereokomplex-Kristallstruktur während der Extrusion und beim Ausspinnen aufrechtzuerhalten bzw. weiter auszuprägen und damit die höhere Festigkeit generieren zu können. Dieser neu aufgetretene Entwicklungsaufwand sowie die Anlagenmodifikation konnten nicht im Rahmen des Forschungsprojektes realisiert werden. Mit auf dem Markt verfügbaren PLA-Materialien wurden Bikofasern mit einer Mantel-Kern-Struktur entwickelt. Dabei wurde ein teilkristallines PLA in den Kern und ein amorphes PLA in den Mantel geführt. Aus den Bikofasern wurden Single-Polymer-Faserverbundwerkstoffe und endlosfaserverstärkte Monofilamente für den 3D-Druck hergestellt. Dabei generiert der teilkristalline Kern die Festigkeit und mit dem amorphen Mantel kann die Form vorgegeben werden. Ebenso wurde die biologische Abbaubarkeit der verschiedenen PLA-Materialien in Faserform untersucht.
Aktualisiert: 2022-06-02
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Die wesentlichen Ziele bei der Entwicklung von Traktorfahrwerken für die Straßenfahrt lauten Fahrkomfort und Fahrsicherheit. Bei der Feldarbeit kommt durch die hohen Fahrzeugmassen der richtigen Gewichtsverteilung für die Traktion eine bedeutende Rolle zu. Im Fokus dieser Arbeit stand die wissenschaftliche Untersuchung eines entsprechenden Lösungsansatzes für Traktorgespanne, welcher gleichzeitig die Funktion des Frontgewichts ersetzen kann: Der sogenannte Topzylinder, verbaut zwischen Traktor und Starrdeichselanhänger, kann sowohl auf der Straße als auch auf dem Feld verwendet werden. Im theoretischen Teil der Arbeit wurde zunächst mit einfachen Modellen der positive Einfluss des Topzylinders auf das Schwingungsverhalten und die Radlasten nachgewiesen. Aufbauend auf den Erkenntnissen zur Schwingungsdämpfung wurde ein Gespannmodell erstellt, mit welchem anschließend das vertikale Schwingungsverhalten analysiert und der Topzylinder als Feder-Dämpfer-Element ausgelegt wurde. Der praktische Teil der Arbeit bestand darin, in Fahr- bzw. Feldversuchen den Einfluss des Topzylinders zu beurteilen. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Straßenfahrt das Gespann durch den Topzylinder so beeinflusst wird, dass die Nickschwingungen des Traktorrumpfs gedämpft werden. Der Topzylinder beeinflusst bei Feldarbeit das Radlastverhältnis und damit die Traktion so, dass bei konstantem Schlupf eine Zugkraftreserve bzw. bei konstanter Zugkraft ein geringerer Schlupf vorliegt. Mit den Ergebnissen dieser Forschungsarbeit sind die Grundlagen gelegt worden, um mit dem Topzylinder als weiterem Lösungsbaustein die Ziele Fahrsicherheit und Fahrkomfort sowie optimale Traktion zu erreichen. Parallel dazu kann der Topzylinder das Frontgewicht sowohl auf der Straße, als auch auf dem Feld, ersetzen.
Aktualisiert: 2019-12-12
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