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Im 3D-Druck-Verfahren gefertigte Werkzeuge für die Lebensmittelindustrie

Produktivitäts- und Qualitätsverbesserung in der Lebensmittelindustrie durch optimierte Zerkleinerung mittels formoptimierter Werkzeuge, die additiv (LPBF) aus Schnellarbeitsstahl gefertigt werden.

Hintergrund

Sogenannte Wolfmaschinen werden seit Jahrzehnten für die Zerkleinerung von biologischen landwirtschaftlichen Rohstoffen bspw. in der Wurstproduktion eingesetzt, wobei sie nach wie vor nach dem gleichen Wirkprinzip arbeiten. Eine gerichtete Kraft bewegt einen Rohstoff durch eine feststehende Lochscheibe, der dann durch ein Messer rotatorisch geschnitten wird. Technische Innovationen durch Änderungen beim Antrieb sowie der Formgestaltung der Messer ermöglichten in den letzten Jahrzehnten eine Durchsatzsteigerung sowie eine Verbesserung der Endproduktqualität. Bedingt durch ein abtragendes Herstellverfahren (Bohren) blieben die Lochscheiben bzw. die Werkzeuge hingegen im Wesentlichen nahezu unverändert, so dass die Weiterentwicklung des Prozesses der Verwolfung zunehmend an seine Grenzen stößt.

Der 3D-Druck bietet hier nun vollkommen neue Perspektiven. Grundsätzlich ist dieses Herstellverfahren durch einen aufbauenden Charakter gekennzeichnet. Somit besteht nun die Möglichkeit, sämtliche denkbaren Werkzeuggeometrien frei zu konstruieren und die sich daraus ergebenden Potentiale auszuschöpfen.

Zielstellung

Das Forschungsprojekt verfolgt die Konzeptionierung sowie Herstellung neuartiger Werkzeuge zur Lebensmittelbearbeitung beispielhaft für Scheiben in Wolfmaschinen aus Hartarbeitsstahl durch Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Besonderer Fokus liegt dabei auf der Geometrie der „Bohrkanäle“. Als Ergebnis wird bei folgenden Prozess- bzw. Produktparametern ein positiver Einfluss erwartet:

  • Steigerung des Durchsatzes um 20 %
  • Verbesserung der Produktqualität
  • Erhöhung der Produktsicherheit
  • Reduzierung des Energieeinsatzes um bis zu 30 %

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