Desarrollo acelerado y procesos de fabricación de mezclas de caucho
El software ayuda a formular y procesar las condiciones de las bandas de rodadura de los neumáticos
El Instituto Fraunhofer de Microestructura de Materiales y Sistemas IMWS de Halle (Saale) colabora con seis socios en el desarrollo de algoritmos y métodos inteligentes que faciliten la producción de compuestos de caucho optimizados para su aplicación. El objetivo es un software que utilice información sobre la formulación y las condiciones de procesamiento para derivar predicciones y estrategias de optimización.
El caucho es una materia prima importante para la producción de productos como neumáticos de automóvil o guantes desechables. Se extrae de forma natural de los árboles del caucho o se produce sintéticamente a partir de bloques de construcción de monómeros mediante reacciones de polimerización adecuadas, tras lo cual se enriquece con cargas y diversos aditivos en función de las propiedades materiales requeridas de un producto.
Hasta ahora, la formulación y el desarrollo de nuevos compuestos de caucho se basaban principalmente en la experiencia acumulada y los conocimientos personales. Sin embargo, esto resulta problemático para la calidad y el desarrollo posterior a largo plazo de los productos de elastómero. Por ello, el Fraunhofer IMWS está desarrollando, junto con seis socios, una herramienta digital en el marco del proyecto "InSuKa" que combina bases de datos relacionadas con la formulación, el procesamiento y el procesamiento posterior con innovadoras herramientas de previsión basadas en algoritmos inteligentes. Los usuarios de la solución deberían recibir indicaciones tempranas sobre los ajustes adecuados de las recetas y las condiciones óptimas de procesamiento, lo que puede simplificar y acortar los procesos de desarrollo y fabricación de productos de caucho. La industria del caucho puede beneficiarse de la creación de estándares industriales para el registro de datos de procesos y materiales y del desarrollo de una potente herramienta de predicción para la optimización de procesos y materiales.
El Fraunhofer IMWS aporta su experiencia en la evaluación y optimización de compuestos de caucho y su procesamiento con mezcladores internos de varios tamaños (1,5 l y 5 l) en la sala de mezclas de caucho de su sede de Schkopau. Las relaciones entre las condiciones de procesamiento, la formulación y las propiedades finales deben descubrirse y utilizarse sistemáticamente para optimizar los compuestos de caucho. Las actividades del Fraunhofer IMWS se centran en particular en nuevos métodos para cuantificar la dispersión multiescala del relleno en compuestos de caucho para bandas de rodadura de neumáticos. Se utilizan métodos de obtención de imágenes para registrar diferentes escalas de longitud y métodos basados en inteligencia artificial (IA) para la evaluación de imágenes asistida por ordenador. El objetivo es obtener información fiable sobre la influencia de los ajustes del proceso y la formulación en las propiedades de los compuestos de caucho. Para ello, se combinan los datos de procesamiento registrados en línea, los nuevos parámetros para la descripción cuantitativa de la dispersión multiescala del relleno y la información sobre las propiedades del compuesto de caucho, y se ponen a disposición para su posterior análisis basado en IA.
"La investigación de parámetros para cuantificar la dispersión multiescala del relleno es una base importante para descubrir correlaciones entre el proceso de mezclado y la distribución del relleno, pero también es significativa para comprender la relación entre los parámetros de procesamiento, la formulación y las propiedades mecánicas relevantes para la aplicación. Los resultados pueden utilizarse para mejorar significativamente la eficacia del desarrollo de materiales y productos en la industria del caucho", afirma el Prof. Dr. Mario Beiner, jefe del grupo "Diseño de materiales basado en la microestructura" del Fraunhofer IMWS.
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