Arbeitsgruppe Materialentwicklung und Compoundiertechnologien

Die Gruppe Materialentwicklung und Compoundiertechnologien verfügt über eine langjährige Expertise in der Entwicklung und der Optimierung hochwertiger thermoplastischer Kunststoffcompounds. Die Forschungsschwerpunkte umfassen das gesamte Spektrum der Materialentwicklung: von der Synthese innovativer Additivsysteme über die Compoundierung neuer Formulierungen, einschließlich der spezifischen Anpassung und Neuentwicklung von Compoundierprozessen, bis hin zur umfassenden Charakterisierung der resultierenden Werkstoffeigenschaften.

Die Eigenschaften und Funktionalitäten der Werkstoffe werden präzise auf die Anforderungen der Endprodukte abgestimmt und in Einklang mit den verschiedenen Formgebungs- und Weiterverarbeitungsprozessen gebracht. Die Verarbeitung im Rahmen der Compoundierung sowie die reaktive Extrusion erfolgt mittels unseren gleichläufigen Doppelschneckenextrudern in unseren modernen Technika.

Durch die Zugabe von funktionalen Füllstoffen und Additiven können die Eigenschaften von Kunststoff-Compounds gezielt beeinflusst werden. Stabilisatoren z.B. ermöglichen oft erst die Herstellung und Verarbeitung von Compounds im Extrusionsprozess ohne Materialschädigung. Verstärkungsfasern sorgen für die benötigten mechanischen Eigenschaften des Bauteils. Je nach gewünschtem Eigenschaftsprofil ist das Einarbeiten von Pulvern, Granulaten, Fasern sowie wie die Dosierung von niedrig bis hochviskosen Flüssigkeiten oder Gasen – diese auch im überkritischen Zustand – möglich.

Die Prozessentwicklung beinhaltet alle Aufgabenstellungen von der Optimierung einer Schneckenkonfiguration bis hin zur Entwicklung materialspezifischer Extruderkonfigurationen inklusive der notwendigen Dosier- und Granulierstrategien. Weit über klassische Compoundieraufgaben hinausgehend entwickeln wir Prozesse bis hin zur Realisierung völlig neuer Anlagenkonzepte und der Übertragung von Aufgaben zur Materialbehandlung auf kontinuierliche Doppelschneckenextruder, die zuvor noch nicht mit dieser Anlagentechnik durchgeführt wurden.

Gestaltungsfreiheit, Flexibilität und Möglichkeiten zur Produktindividualisierung sind einige Vorzüge der additiven Fertigung . Wir entwickeln Polymerwerkstoffe und Verfahren für eine effiziente additive Fertigung in der Großserie, validieren Materialkombinationen, erproben Druckstrategien und beschleunigen Prozesse.

Wir produzieren, modifizieren und optimieren biobasierte und biologisch abbaubare Polymere. Hochleistungsthermoplaste, die mit kurzen Glas- oder Kohlenstofffasern verstärkt sind, eignen sich für anspruchsvolle Anwendungen. Kohlenstoffnanoröhren (CNT) ermöglichen elektrisch leitfähige Verbundwerkstoffe mit sehr geringen Füllstoffkonzentrationen.

Die Kombination unverstärkter oder kurzfaserverstärkter Polymere mit Endlosfaserverstärkungen aus Glas- oder Kohlenstofffasern kann die die mechanischen Eigenschaften additiv gefertigter Teile deutlich verbessern. Auf unseren Anlagen für die Filamentherstellung und für die additive Fertigung stimmen wir Material und Prozesse auf die spezifischen Anforderungen unserer Kunden ab.

• Halogen-freie Flammschutzmittel und Flammschutzmittelformulierungen
• Wiederaufbereitung / Re-Formulierung von Rezyklaten
• Polymerisation und Polymer-Modifikation durch Reaktive Extrusion
• Technische Biopolymere und naturfaserverstärkte Polymere
• Aufreinigung / Geruchsreduzierung / Emissionsreduzierung
• Emissions- und Geruchschutzadditive
• Funktionale Compounds und programmierbare Materialien
• Neue Materialien für Additive Manufacturing Methoden
• Online-Prozesskontrolle
• Prüfung für Flammschutzmittel und flammgeschützte Compounds

Zur Durchführung von Entwicklungsarbeiten steht am Fraunhofer ICT eine umfangreiche anlagentechnische Ausstattung zur Verfügung. Je nach Bedarf und Anforderungen können die einzelnen Anlagen und Komponenten modular zusammengestellt werden. Hand in Hand zu angepassten Materialrezepturen können komplexe Prozessketten im Technikums-Maßstab entwickelt oder auch nachgebildet werden.

Detaillierte Informationen zu unserer Anlagentechnik finden Sie in unserer Broschüre »Anlagentechnik - Compoundieren und Extrudieren«.