Das stetig steigende Umweltbewusstsein führt zu einer Erweiterung des Anwendungsbereichs von Papier und Karton. Insbesondere in der Verpackungsindustrie bieten Eigenschaften wie Abbaubarkeit, Rezyklierbarkeit und Wiederverwendbarkeit den Papier- und Kartonprodukten einen klaren Vorteil gegenüber petrochemischen Packstoffen. Sensitivität hinsichtlich Feuchte, Barriereeigenschaften und Formbarkeit sind drei Hauptfaktoren, die zu einer geringeren Verwendung von Papier und Karton in anspruchsvollen Verpackungslösungen führen. Insbesondere stellt der schwer kontrollierbare Einfluss der Feuchte, bei Transport- und Lagervorgängen, ein erhebliches Problem bei den späteren Verarbeitungsprozessen. Fehlende Möglichkeiten Umgebungsbedingungen in allen Produktions- und Lagerstätten zu kontrollieren und die Maschinen/Werkzeuge vor dem Umformprozess passend auszulegen, motivieren den Einsatz von Simulationen.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines fähigen Simulationswerkzeugs, das im Stande ist, das komplexe Materialverhalten von Papier unter der Berücksichtigung von Feuchte und Temperatur zu erfassen. Dafür wird ein thermomechanisch gekoppeltes Materialmodell hergeleitet und in ein FEM Programm implementiert. Im Rahmen des Modells wird Feuchte als eine interne Variable definiert, deren zeitliche Entwicklung von der Temperatur abhängt. Umfangreiche experimentelle Untersuchungen in Kombination mit Mikrostrukturmodellierung sollen der Bestimmung von mechanischen und thermisch/hygroskopischen Eigenschaften dienen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen soll das Materialmodell kalibriert und optimiert werden. Zum Schluss soll das Materialmodell anhand der Simulation eines wirtschaftlich relevanten Umformverfahrens validiert werden.

Das angestrebte Projektziel soll in einer Steigerung des Einsatzpotentials von Papier und Karton resultieren, Beteiligten in der Verpackungsindustrie einen besseren Einblick in das Materialverhalten verschaffen und eine effizientere Nutzung bestehender und neuartiger Umformprozesse ermöglichen.