Bouabid, Aous (2008)
Numerische und experimentelle Untersuchungen zum mechanisch-drucktechnischen Verhalten von Offsetdrucktüchern unter besonderer Berücksichtigung ihrer hyper- und schaumelastischen Eigenschaften.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Die Informationsvermittlung durch Drucken spielt in unserer multimedialen Welt eine so große Rolle wie noch nie. In den entsprechenden Produktionsmaschinen (Druckmaschinen) werden zur Farbaufbereitung und -übertragung sowie zum Transport des Bedruckstoffs (Papier, Folie u. a.) im Wesentlichen Zylinder und Walzen eingesetzt, sodass Abrollvorgängen eine zentrale Bedeutung bei Druckmaschinen zukommt. In der Praxis hat sich das Prinzip des indirekten Drucks bewährt, bei dem das zu druckende Bild nicht direkt auf den Bedruckstoff sondern erst auf einen Zylinder mit elastomerem Bezug (dem so genannten Drucktuch) und von dort aus auf den Bedruckstoff übertragen wird. Das Drucktuch besteht im Allgemeinen aus einer Deck-, einer Luftpolsterschicht und mehreren Gewebeschichten. Die Deckschicht aus Gummi übernimmt an ihrer Oberfläche die Farbabnahme und -übertragung auf den Bedruckstoff. Die Luftpolsterschicht aus elastomerem Schaum verleiht der Drucktuchkonstruktion eine definierte Kompressibilität. Schließlich sorgen die Gewebeschichten aus Baumwolle für eine hohe Festigkeit sowie für die Stabilisierung der elastomeren Schichten im Hinblick auf Schubverformung und Relaxation. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, auf Basis der mechanischen Eigenschaften des Drucktuchs sein drucktechnisches (Abroll-) Verhalten vorauszusagen. Dazu wird zuerst ein Modell erstellt, das die Zusammensetzung des Drucktuchs aus verschiedenen Schichten und Materialien abbildet. Dabei wird das Drucktuch in druckende und tragende Elemente aufgeteilt. Die druckenden Elemente werden von den hyper- bzw. schaumelastischen Schichten (Deck- und Luftpolsterschicht), die tragenden Elemente von den in ihrer Ebene orthotropen Gewebeschichten gebildet. Die einzelnen Materialien werden anhand elementarer Tests (Zug- und Stempelversuch) charakterisiert und anschließend in ein Finite-Element-Modell zur dreidimensionalen Simulation des abrollenden Drucktuchs umgesetzt. Die Simulationsergebnisse (Anpressdruck und Schlupfwege in der Kontaktzone) werden durch umfangreiche Druckversuche validiert. Dabei werden fein gerasterte Bilder an einer Offsetdruckmaschine gedruckt und mikroskopisch ausgewertet. Die Arbeit konnte am Beispiel des Drucktuchs zeigen, wie das Verhalten komplexer Strukturen als Werkstoff einerseits und als Maschinenelement anderseits rechnerisch und experimentell untersucht werden kann. Durch das Prinzip der Funktionstrennung ist es gelungen, den komplexen Aufbau des Drucktuchs durch Unterscheidung zeitabhängiger (Elastomer) und richtungsabhängiger (Gewebe) Bestandteile zu vereinfachen. Dies stellt wiederum ein wichtiger Lösungsansatz für weiterführende Untersuchungen dar, um beispielsweise die viskosen, elastomerbedingten Drucktucheigenschaften, die bei Druckvorgängen mit hohen Geschwindigkeiten maßgebend sind, rechnerisch zu erfassen.

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