7.6.2022
Prämierungen mit dem Borealis Innovations Award 2022
Wie jedes Jahr wurde auch heuer der Borealis Innovation Award an die herausragendsten Diplomarbeiten der fünften Jahrgänge in der Abteilung Kunststoff- und Umwelttechnik verliehen. Der von der Firma Borealis gesponsorte Preis belohnt Schüler*innen die während ihrer Diplomarbeit besonderes Interesse am Thema und Engagement bei der Herangehensweise bewiesen haben.
Der erste Platz ging an Marie Dekan und Klara Hummer für ihre Arbeit: „Prozessfähigkeitsanalyse durch Künstliche Intelligenz„.
Die Schülerinnen geben den folgenden Einblick in das Projekt:
Bis heute ist es üblich, dass die Qualität des Produktes erst nach der Produktion überprüft wird. Dabei kann es vorkommen, dass die Qualitätsanforderungen nicht erfüllt wurden, wodurch der hohe Zeit- und Kostenaufwand keine brauchbaren Produkte liefert. Das könnte durch die Überwachung von Prozess- und Materialparametern, welche die Qualität des Endproduktes maßgeblich beeinflussen, verhindert werden. Aufgrund der hohen Komplexität der Kunststoffverarbeitung, insbesondere des Materials, ist die Identifizierung der signifikanten Parameter mithilfe der herkömmlichen Korrelationsanalysen jedoch nur schwer möglich.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde aufgrund dessen ein neuer Ansatz erprobt: dabei wurde auf die Künstliche-Intelligenz-Methode der künstlichen neuronalen Netze zurückgegriffen, welche die Strukturen des menschlichen Gehirns zum Vorbild hat. Durch die Analyse von Produktionsdaten sollte das erstellte Netz den in diesem Projekt untersuchten Extrusionsprozess vollständig abbilden. Anschließend konnten Korrelationen zwischen Material- bzw. Prozessparameter und Qualitätsparameter identifiziert werden; je nach Signifikanz dieser Korrelationen können kritische Parameter, welche einen großen Einfluss auf die finale Qualität haben, erkannt werden. Werden diese überwacht und im laufenden Betrieb adaptiert, kann es zu einer Qualitätssteigung und einer Zeit- und Kostenreduktion kommen. Zudem hat dieses Konzept viele weitere Anwendungsbereiche, da die künstlichen neuronalen Netze auf die meisten Herstellungsprozesse angepasst werden können, wodurch sich ein Vorteil für die Unternehmen, deren Kunden und die Umwelt ergibt.
Den zweiten Platz belegen Xaver Roßnagl und Felix Petutschnig mit ihrem Projekt „Eigenverstärkung in PE durch bimodale Molmassenverteilung“:
Auch wenn Kunststoffe prinzipiell viele verschiedene Vorteile aufweisen, haben sie in Vergleich zu anderen Materialien durchaus teilweise erheblich schlechtere Festigkeitseigenschaften. Durch starkes Orientieren, also dem Ausrichten von Polymerketten, im geschmolzenen Material mittels spezieller Strömungen und gleichzeitigem Kühlen kann jedoch die sogenannte Shish-Kebab-Kristallstruktur hergestellt werden. Shish-Kebab-Polymere können die Festigkeitswerte von Standardkunststoffe wie etwa PE auf jene von Stahl erhöhen, wodurch ganz neue Anwendungsbereich möglich werden.
Der Druckverbrauch ist bei der Produktion jedoch so hoch, dass Bauteile mit dieser Struktur bis heute nicht wirtschaftlich hergestellt werden konnten. Durch den Einsatz von bimodal modifiziertem PE konnten die Schüler die Produktionsgeschwindigkeit jedoch verfünffachen, sowie die Transparenz und Festigkeit signifikant verbessern. Dieses einfach recyclebare Material könnte daher Bauteildicken verringern und dadurch Material, Gewicht und Kosten einsparen. Shish-Kebab-PE wäre damit ein Werkstoff mit potenziell vielfältiger Anwendbarkeit in fast allen Bereichen der Technik.
Platz drei ging an Teodora Aleksic, Carina Bachmayer und Marco Cilek für ihre Arbeit an „Flammhemmende Leichtbaustrukturen für Batteriekompartments“:
Elektrofahrzeuge werden immer populärer, jetzt auch im Rennsport. Jedoch besteht das große Problem, dass sich die eingebauten Lithium-Akkus bei einer Überlastung oder Beschädigung leicht entzünden. Daher haben sich die Schüler*innen das Ziel ihrer Diplomarbeit gesetzt, ein flammhemmendes Material für das Batteriegehäuse des am TGM bestehenden Motorrads zu entwickeln.
Hierbei waren abgesehen vom Flammschutz noch die Festigkeit und der Leichtbau des Gehäuses im Fokus. Verschiedene Material-Compounds und Kunststoffadditive wurden gemischt und getestet. Anschließende Biege- und Brandprüfungen haben zur Entwicklung eines Batteriegehäuse geführt, welches die Sicherheit des TGM-Rennsportteams entscheidend verbessert. Das neue Material gibt dem/der Fahrer/in im Falle eines Brandes entscheidend mehr Zeit das Fahrzeug zu verlassen, als das bislang verwendete Batteriegehäuse.
Wir gratulieren den Gewinner*innen ganz herzlich zu ihrem Erfolg und bedanken uns bei der Firma Borealis für die fortbestehende Kooperation!