Kernkompetenz »Kunststofftechnologie und Verbundwerkstoffe«

Seit 1994 forscht das Fraunhofer ICT in der Kernkompetenz »Kunststofftechnologie und Verbundwerkstoffe« erfolgreich an technischen Kunststoffen für den Einsatz in der Praxis: von der Polymersynthese über Werkstofftechnik, Kunststoffverarbeitung, Bauteilentwicklung und -fertigung bis hin zum Recycling.

Bunte PET-Flaschen zerkleinert, depolymerisiert und aufgereinigt zu sauberen, weißen PET-Vorprodukten, neu polymerisiert und wieder zu PET-Preforms verarbeitet.
© Fraunhofer ICT
Bunte PET-Flaschen zerkleinert, depolymerisiert und aufgereinigt zu sauberen, weißen PET-Vorprodukten, neu polymerisiert und wieder zu PET-Preforms verarbeitet.

Die »Polymersynthese« bildet unser Fundament zur Weiterentwicklung klassischer Polymere wie Polyurethane, Polyester und Polyamide sowie auch für neue Kunststoffe aus biobasierten Rohstoffen. Wir verfolgen in der Synthese das Ziel Funktionalitäten wie z.B. die Wärmeformbeständigkeit, den Flammschutz unter Verzicht halogenhaltiger Bestandteile uvm. zu verbessern.

Unsere »Materialentwicklung« ist spezialisiert auf die Entwicklung neuer Compoundierprozesse und Materialrezepte. Aktuelle Schwerpunkte ist Reduktion von Emissionen, die Entfernung von Störstoffen im Recycling sowie innovative Reaktivextrusionsverfahren zur Polymersynthese bei der Verarbeitung.

Im Bereich der »Schäumtechnologien« verfolgen wir sowohl die Partikelschaumtechnik als auch die Herstellung geschäumter Halbzeuge im Direktschaumprozess. Neben der Optimierung konventioneller Materialien, befassen wir uns mit dem Schäumen von biobasierten Polymeren und von technischen, meist höher­temperaturfesten Rohstoffen. Neue Technologien, wie beispielsweise die Radio-Frequenztechnologie für die Partikelschaumverarbeitung, erschließen ganz neue Anwendungsgebiete für Partikelschäume.

Die Verarbeitung hat bei uns die Schwerpunkte »Spritzgießen und Fließpressen«. Hier stehen Standard- und Sonderverfahren im Spritzgießen und Fließpressen von thermoplastischen sowie duromeren (Faserverbund-) Materialien im Mittelpunkt.

Für den »Strukturleichtbau« forschen wir an der Industrialisierung von Prozessketten zur Herstellung hoch belastbarer, kontinuierlich faserverstärkter Leichtbaustrukturen mit duromeren und thermoplatischen Matrices.

In der »Mikrowellen- und Plasmatechnologie« entwickeln wir Anlagen und Messtechnik z.B. für das beschleunigte Aushärten von Klebstoffen und Harzsystemen sowie für die Beschichtung oder Modifikation von Oberflächen.

In der »Kunststoffprüfung« können wir polymere Werkstoffe entlang der gesamten Prozesskette, vom Rohstoff bis zum Bauteil, umfassend untersuchen. Im Schadensfall bieten wir eine systematische Analyse zu Schadensursachen und Fehlereinflüssen mittels analytischer und technologischer Messmethoden an.

Beim »Online-Prozessmonitoring« werden spektrale und auf Mikrowellen basierende Messverfahren zur anlagenintegrierten Prozess- und Materialkontrolle und zur Prozesssteuerung für die Industrie 4.0 entwickelt.

Im Bereich »Recycling und Kreislaufwirtschaft« werden Prozesse und Technologien für eine stoffliche Verwertung von Polymeren entwickelt, mit dem Ziel einer vollständigen Rückführung in hochwertige Anwendungen. Life-Cycle-Assessment und Lifecycle-GAP-Analysen begleiten diese Entwicklungen.

Biobasierte PLA-Plattenhalbzeuge hergestellt aus zwei Polylactid-Typen mit unterschiedlichen Schmelzpunkten
© Fraunhofer ICT
Biobasierte PLA-Plattenhalbzeuge hergestellt aus zwei Polylactid-Typen mit unterschiedlichen Schmelzpunkten
Glykolyseprodukt mit Recyclingpolyol (obere Phase)
© Fraunhofer ICT
Glykolyseprodukt mit Recyclingpolyol (obere Phase)
Anwendungsbeispiel: Sitzschale aus Polylactid
© Fraunhofer ICT
Anwendungsbeispiel: Sitzschale aus Polylactid

Ausstattung

  • Doppelschneckenextruder mit 18 bis 32 mm Schneckendurchmesser
  • Dosiersysteme für flüssige und hochviskose Medien und gravimetrische Dosiersysteme für Granulate, Pulver, Fasern, etc.
  • Labor für die Reaktivextrusion, ausgestattet mit Sicherheitseinrichtungen zum Arbeiten mit Gefahrstoffen
  • parallellaufgeregelte hydraulische Pressen für die Verarbeitung von Kunststoffen mit 6.300 und 36.000 kN Schließkraft
  • Direkt-LFT-Anlage
  • Spritzgießanlagen im Schließkraftbereich 350 bis 7.000 kN
  • Spritzgießsonderverfahren Spritzprägen, Mehrkomponentenspritzgießen, Thermoplast-Schaumspritzgießen, Expansionsschäumen, Duroplastspritzgießen
  • Injection Molding Compounder mit 40 mm Doppelschneckenextruder
    und 7.000 kN Schließkraft
  • Automatisiertes Thermoplast-Tapelegeverfahren für Gelege mit einem Durchmesser von 2 m
  • Anlagentechnik zur strahlungsinduzierten Vakuumkonsolidierung für thermoplastische Gelege bis 0,94 x 1,74 m²
  • Automatisierte Wickeltechnik zur Herstellung komplexer Schlaufenstrukturen
  • 3D-Druck-Technologien zur Verarbeitung von funktionalisierten Polymeren – filamentbasiert und AKF-Technologie
  • Partikelschaumtechnik mit Doppelschneckenextruder, Unterwassergranulierung, Vorschäumer und (Radiofrequenz-) Formteilautomaten
  • Tandem-Schaumextrusionsanlage für geschäumte Halbzeuge
  • SMC-Flachbahnanlage und BMC-Kneter
  • Polyurethanverarbeitung PU-RIM und PU-Fasersprühtechnologie
  • thermoplastische RIM/RTM-Verarbeitung
  • RIM/RTM-Technologien für die Verarbeitung duromerer und thermoplastischer Materialien im Hochdruckinjektions- und Hochdruckkompressions-RTM-Prozess
  • Mikrowellenanlagen mit Generatoren im Bereich 60 kW bei 915 MHz, 12 kW bis 60 kW bei 2,45 GHz, 0,8 kW bei 5,8 GHz und 0,8 kW bei variabler Frequenz von 5,8 GHz bis 7,0 GHz
  • mikrowellenbasierte Sensortechnik zur Prozessüberwachung
  • Niederdruck-Flächenplasma mit 500 x 1.000 mm Applikationsfläche und 8 x 2 kW Leistung
  • Niederdruck-Plasmaanlage mit 8 Gaskanälen, ECR-Plasma und 1.000 mm Plasmalänge
  • Universalprüfmaschinen mit Vorrichtungen für Biege-, Zug-, Schäl- und Druckprüfungen
  • Schlagpendel und Durchstoßfallwerk
  • HDT/Vicat-Gerät
  • Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA)
  • Hochdruckkapillarviskosimeter mit pVT-Messtechnik
  • Rheotens®-Gerät zur Dehnviskositäts-Bestimmung
  • Platte-Platte-Viskosimeter
  • Kontaktwinkelmessgerät
  • Differential Scanning Kalorimetrie (DSC)
  • TG-MS, Pyrolyse-GC-MS
  • Gelpermeationschromatographie (GPC)
  • Lichtmikroskopie Auflicht und Durchlicht, Polarisation
  • Rasterelektronenmikroskop mit Elementanalyse (REM-EDX)
  • FTIR-, UV-VIS- und NIR-Spektroskopie
  • Flammschutz-Teststände
  • Wärmeleitfähigkeitsmessgeräte
  • Hydrostatischer Druckprüfstand zur Charakterisierung von polymeren Schäumen