@article{PuntigamKarlinger2023, author = {Puntigam, Stephan and Karlinger, Peter}, title = {Spritzgusswerkzeuge im Reinraum Eine Analyse des Kamineffekts in der Kunststoffverarbeitung}, series = {cleanroom \& processes}, volume = {2023}, journal = {cleanroom \& processes}, number = {3}, publisher = {ECV Editio Cantor Verlag}, address = {Aulendorf}, pages = {110 -- 116}, year = {2023}, abstract = {Die Reinraumtechnik zielt darauf ab, mit gerichteten partikelfreien Luftstr{\"o}mungen die im Reinraum stattfindenden Prozesse vor Fremdeinfl{\"u}ssen zu sch{\"u}tzen. Die Spritzgussproduktion stellt die Reinraumtechnik dabei vor besondere Herausforderungen. Im Bereich des Spritzgusswerkzeugs k{\"o}nnen aufgrund des relativ hohen Temperaturunterschieds zur Reinraumluft Kamineffekte auftreten, die der Reinraumstr{\"o}mung entgegen wirken. Im Folgenden wird deshalb der thermische Einfluss eines Spritzgusswerkzeugs exemplarisch bei unterschiedlichen Temperaturen untersucht. Dazu werden Str{\"o}mungsvisualisierungen mittels Nebel und Schlierenfotografie sowie Str{\"o}mungssimulationen genutzt. Bereits relativ niedrige Werkzeugtemperaturen von 40 °C reichten aus, um einen Kamineffekt im Werkzeugbereich entstehen zu lassen, der die Reinraumstr{\"o}mung ung{\"u}nstig beeinflusst. Erst durch den Einsatz einer Filter-Fan-Unit {\"u}ber dem kritischen Werkzeugbereich konnte die Luftstr{\"o}mung auch bei h{\"o}heren Werkzeugtemperaturen kontrolliert werden.}, language = {de} } @article{PuntigamKarlinger2023, author = {Puntigam, Stephan and Karlinger, Peter}, title = {Visualisierung und Analyse der Str{\"o}mungsvorg{\"a}nge im Bereich des Spritzgießwerkzeugs Str{\"o}mungsumkehr im Reinraum vermeiden}, series = {kunststoffe}, volume = {2023}, journal = {kunststoffe}, number = {05}, publisher = {Carl Hanser Verlag}, address = {M{\"u}nchen}, pages = {36 -- 39}, year = {2023}, abstract = {Reinr{\"a}ume finden in der Spritzgießtechnik in immer mehr Anwendungen ihre Berechtigung. Dabei gibt es verschiedene M{\"o}glichkeiten, eine Spritzgießmaschine in einen Reinraum zu integrieren. Schon die bloße Anwesenheit der Spritzgießmaschine beeinflusst die Reinraumstr{\"o}mung signifikant. Dieser Effekt wird bei hohen Werkzeugtemperaturen durch einen Kamineffekt zus{\"a}tzlich verst{\"a}rkt. Abhilfe schaffen hier Filter-Fan-Units {\"u}ber dem Werkzeugbereich.}, language = {de} } @inproceedings{PuntigamKarlinger2023, author = {Puntigam, Stephan and Karlinger, Peter}, title = {Energiebilanzierung von Spritzgussmaschinen zur Bestimmung der W{\"a}rmeabgabe an die Umgebung}, series = {Technomer 2023}, booktitle = {Technomer 2023}, publisher = {Technische Universit{\"a}t Chemnitz}, address = {Chemnitz}, year = {2023}, abstract = {Bei der Planung von Produktionsumgebungen, insbesondere in der Reinraumtechnik, spielt die erwartete K{\"u}hllast eine entscheidende Rolle bei der Auslegung der Anlagen. Aufgrund unzureichender Datenbasis werden Klimaanlagen oft nur mit groben Sch{\"a}t-zungen dimensioniert. Um einen reibungslosen Betrieb zu gew{\"a}hrleisten, sind konser-vative Sch{\"a}tzungen und Sicherheitsfaktoren unerl{\"a}sslich. Allerdings f{\"u}hren diese Maßnahmen oft zu {\"u}berdimensionierten Anlagen, die weit außerhalb des energeti-schen Optimums operieren und somit den Energieverbrauch unn{\"o}tig in die H{\"o}he trei-ben. Im Folgenden soll deshalb eine M{\"o}glichkeit betrachtet werden, um die im Betrieb anfallende Abw{\"a}rme von Spritzgussmaschinen quantifizieren zu k{\"o}nnen. Es wird eine Massenstrombilanz der Spritzgussmaschine einschließlich Temperierung und Automatisierung erstellt. Darauf aufbauend wird eine detaillierte Energiebilanz ab-geleitet. Hierbei wird das Gesamtsystem in die Bestandteile Spritzgussmaschine (ein-schließlich Antriebe, Steuerung und Plastifiziereinheit), Spritzgusswerkzeug, Temperierger{\"a}t und Automatisierung geteilt. Da die W{\"a}rmeverluste nicht direkt gemes-sen werden k{\"o}nnen, werden diese bilanziell auf Basis der Energiebilanz bestimmt. Dazu werden die restlichen Bilanzgr{\"o}ßen durch detaillierte Messungen bestimmt. Da neben der Abw{\"a}rme weitere Energiestr{\"o}me nicht durch Messungen erfasst werden k{\"o}nnen sind teilweise N{\"a}herungsrechnungen notwendig. Die Abw{\"a}rme wird exempla-risch an einer hydraulischen und einer elektrischen Spritzgussmaschine bestimmt. Auf dieser Datenbasis werden Vereinfachungen abgeleitet, um die Abw{\"a}rme {\"a}hnlicher Spritzgussmaschinen gezielter absch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen.}, language = {de} } @techreport{SpindlerWellischKrauseetal.2023, author = {Spindler, Uli and Wellisch, Ulrich and Krause, Harald and Hanfstaengl, Lucia and Parzinger, Michael and Puntigam, Stephan and Sigg, Ferdinand and Wirnsberger, Markus}, title = {Entwicklung einer Methodik zur Bestimmung der Energieeffizienz von Geb{\"a}uden auf Basis von optimierten in situ Messungen}, organization = {Projekttr{\"a}ger J{\"u}lich}, pages = {132}, year = {2023}, abstract = {Geb{\"a}uden haben einen Anteil von 40\% am deutschen Gesamtenergiebedarf und sind damit eine entscheidende Stellschraube beim Erreichen der Klimaziele. Der Energiebedarf von Geb{\"a}uden wird von der Geb{\"a}udeh{\"u}lle und der Geb{\"a}udetechnik bestimmt. Ein Großteil der Geb{\"a}udetechnik wird nicht in optimaler Weise betrieben. So k{\"o}nnen durch die Analyse des Geb{\"a}udes im Rahmen eines technischen Monitorings und anschließender Optimierung, Energieeinsparungen im Bereich von 5\% bis 30\% erzielt werden. Mit der Optimierung der Geb{\"a}udetechnik kann der Energiebedarf von Geb{\"a}uden ohne zus{\"a}tzlichen Ressourcenaufwand reduziert werden. Jedoch ist die Implementierung eines technischen Monitorings in Geb{\"a}uden aufw{\"a}ndig und wird daher, trotz des m{\"o}glichen Einsparpotentials, in nur wenigen Geb{\"a}uden umgesetzt. Um die Verbreitung von technischem Monitoring, und damit die Analysem{\"o}glichkeiten von Geb{\"a}uden, voranzutreiben, wurde im Projekt EnOB: InSitu Nachweisverfahren erforscht, wie mit geringem Aufwand R{\"u}ckschl{\"u}sse auf den Zustand von Geb{\"a}ude getroffen werden k{\"o}nnen. Hierf{\"u}r wurde untersucht welche Parameter gemessen werden m{\"u}ssen um aus einem einfachen Basismonitoring, das {\"u}blicherweise in situ stattfindet, Aussagen zur Geb{\"a}udequalit{\"a}t, Anlagenqualit{\"a}t und Nutzerverhalten treffen zu k{\"o}nnen. Der Schwerpunkt der Untersuchungen im Projekt wurde zum einen auf Untersuchungen zur Detektierung der Anwesenheit von Personen in R{\"a}umen gelegt, als auch auf die automatische Fehlererkennung von Anlagenfehlern. Dabei war ein maßgeblicher Arbeitsaufwand die Entwicklung geeigneter Versuchsreihen und die Aufbereitung der Daten. F{\"u}r die Umsetzung wurden Messungen in einer Forschungswohnung, als auch im Labor f{\"u}r intelligente Geb{\"a}udetechnik, kurz LiGT, erzeugt. Im Rahmen des Projekts wurde das LiGT umgebaut und mit entsprechender Mess- und Geb{\"a}udetechnik ausgestattet. F{\"u}r die Analysen der Daten wurden Methoden des Maschinellen Lernens und der Statistik, wie zum Beispiel Random Forest und LASSO, eingesetzt. F{\"u}r die Erkennung der Anwesenheit sind drei Messreihen durchgef{\"u}hrt worden. Darunter ein Versuch mit zwei realen Personen, ein Versuch mit f{\"u}nf k{\"u}nstlichen Nutzern und ein weiterer Versuch mit der Kombination von Simulations- und Messdaten. Um das Ziel der kosteng{\"u}nstigen Analyse zu erreichen, sollten ohnehin in Geb{\"a}uden verf{\"u}gbare Raumklimasensoren verwendet werden. Die Analyse erfolgte daher auf Raumebene. Unter der Verwendung von CO2-, Temperatur-, Feuchtesensoren in den Innenr{\"a}umen und Solarstrahlungs- und Temperatursensoren im Außenbereich konnte die Personenanzahl im Raum mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. F{\"u}r die Anwesenheit von bis zu f{\"u}nf Personen wurde eine Trefferquote von 86,5\% und f{\"u}r den Versuch mittels Simulationen eine Sensitivit{\"a}t von mindestens 83\% und eine Spezifit{\"a}t von mindestens 97\% erzielt. F{\"u}r die automatische Fehlererkennung wurden zwei unterschiedliche Ans{\"a}tze untersucht. Beim ersten Ansatz, welcher auch im Rahmen des Annex 71 vorgeschlagen wurde, wurde ein statistisches Modell mit Messdaten aus einem fehlerfreien Zeitraum trainiert. Mithilfe diesem Modells werden Abweichungen vom fehlerfreien Zustand identifiziert. Dazu wurden Simulationen der Zwillingsh{\"a}user am Fraunhofer Institut f{\"u}r Bauphysik in Holzkirchen verwendet anhand welcher die entwickelte Methoden getestet wurde. Mit dem Ansatz konnte fehlerbehaftete Zeitr{\"a}ume identifiziert werden, jedoch nicht die Art des Fehlers. Im zweiten Ansatz wurden die Fehler selbst simuliert und als Trainingsdaten f{\"u}r die statistischen Modelle verwendet. Zur Validierung des Verfahrens wurden Daten eines realen Geb{\"a}udes analysiert. Zur Generierung der Messdaten wurden im LiGT Messungen durchgef{\"u}hrt. Hierbei wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten drei unterschiedliche Fehler k{\"u}nstlich herbeigef{\"u}hrt. Die Qualit{\"a}t der Fehlererkennung ist dabei maßgeblich von der Qualit{\"a}t der Simulation und der Art des Fehlers abh{\"a}ngig. Im Projekt wurden sowohl Methoden zur Anwesenheitserkennung, als auch zur automatisierten Fehlererkennung von Anlagen entwickelt. Diese Erkenntnisse k{\"o}nnen in einem Basismonitoring zur Untersuchung von Geb{\"a}udequalit{\"a}t, Anlagenqualit{\"a}t und Nutzerverhalten verwendet werden. Automatisierte Methoden haben in Zukunft einen wesentlichen Einfluss auf den Erfolg und die Anwendbarkeit von technischem Monitoring.}, language = {de} } @article{PuntigamKarlinger2022, author = {Puntigam, Stephan and Karlinger, Peter}, title = {Einfluss der Abw{\"a}rme des Spritzgusswerkzeugs auf die Produktion unter Reinraumbedingungen}, series = {ReinRaumTechnik}, volume = {2022}, journal = {ReinRaumTechnik}, number = {4}, publisher = {Wiley}, pages = {36 -- 41}, year = {2022}, abstract = {Der Spritzguss unter Reinraumbedingungen spielt gerade in der heutigen Zeit eine immer wichtigere Rolle. Am Markt werden bereits unterschiedliche L{\"o}sungen angeboten, um die steigenden Anforderungen verschiedener Branchen und technischer Regelwerke zu erf{\"u}llen. In letzter Zeit wird unter anderem auch besonderes Augenmerk auf die Nutzung von technischen und Hochtemperatur-Kunststoffen gelegt. Gerade bei Kunststoffen mit hohen Werkzeugtemperaturen k{\"o}nnen die thermischen Effekte im Werkzeugbereich die Reinraumstr{\"o}mung negativ beeinflussen. Dadurch werden Partikel unkontrolliert verteilt und eine entsprechende Reinheit des Produkts kann nicht gew{\"a}hrleistet werden. Im Rahmen umfassender Untersuchungen wurden diese Effekte analysiert und L{\"o}sungsans{\"a}tze erarbeitet.}, language = {de} } @inproceedings{PuntigamKarlinger2021, author = {Puntigam, Stephan and Karlinger, Peter}, title = {Einfluss der Abw{\"a}rme des Spritzgusswerkzeugs auf die Produktion unter Reinraumbedingungen}, series = {Technomer 2021}, booktitle = {Technomer 2021}, publisher = {Technische Universit{\"a}t Chemnitz}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-939382-15-7}, pages = {20 -- 20}, year = {2021}, abstract = {Der Spritzguss unter Reinraumbedingungen spielt gerade in der heutigen Zeit eine immer wichtigere Rolle. Am Markt werden bereits unterschiedliche L{\"o}sungen angeboten, um die steigenden Anforderungen verschiedener Branchen und technischer Regelwerke zu erf{\"u}llen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Nutzung von technischen und hoch Temperatur Kunststoffen gelegt. Dieser Vortrag befasst sich mit der Untersuchung des Str{\"o}mungsverhaltens beim Spritzguss unter Reinraumbedingungen. Dabei wird zun{\"a}chst ein grober {\"U}berblick zur Reinraumtechnik im Spritzguss gegeben. Anhand von Str{\"o}mungsvisualisierungen mit Nebel wird das Str{\"o}mungsbild eines Reinraums analysiert und die Bewegung des Spritzgusswerkzeugs betrachtet. Mit der Schlierenfotografie wird zus{\"a}tzlich der thermische Einfluss des Spritzgusswerkzeugs bei Hochtemperaturanwendungen un-tersucht. F{\"u}r weitere Analysen werden die Gegebenheiten in einer Str{\"o}mungssimula-tion abgebildet und validiert. Optimierungen werden aufgezeigt und die Ergebnisse bewertet.}, language = {de} }