Das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Chemische Technologie ICT pr\u00e4sentiert vision\u00e4re Spritzgie\u00dftechnologien, nachhaltige Werkstoffl\u00f6sungen, funktionale Materialien und innovative Sch\u00e4umtechnologien von 15. bis 19. Oktober 2024 auf der FAKUMA in Friedrichshafen an Stand 2104 in Halle B2.<\/p>\n
Einige Themen im \u00dcberblick:<\/strong><\/p>\n ACCORD \u2013 Transferprojekt zur Industrialisierung der 3D-Skelett-Wickeltechnik (3DSW)<\/strong><\/p>\n Die 3D-Skelett-Wickeltechnik (3DSW), entwickelt am Fraunhofer ICT in Pfinztal, ist ein robotergest\u00fctztes 3D-Faserwickelverfahren, das die vollautomatische Serienfertigung von kontinuierlich faserverst\u00e4rkten Skelettstrukturen erm\u00f6glicht. Diese thermoplastisch impr\u00e4gnierten Faserskelette k\u00f6nnen zur lokalen Verst\u00e4rkung von Formteilen eingesetzt werden.<\/p>\n Das auf der Messe ausgestellte Exponat ist ein lokal faserverst\u00e4rkter Hinterachslenker f\u00fcr ein Hyundai-Pkw-Modell, konzipiert f\u00fcr die Gro\u00dfserienfertigung im Spritzgie\u00dfverfahren. Die Bauteilmasse konnte im Vergleich zum Original aus Stahlblech um ca. 37 % reduziert werden. Der Demonstrator besteht aus kontinuierlich glasfaserverst\u00e4rktem PA6 und kurzglasfaserverst\u00e4rktem PA6, was hohe Steifigkeit und Belastbarkeit bietet.<\/p>\n Thermoplastisch impr\u00e4gnierte Verst\u00e4rkungsfasern, wie Glas-, Natur- oder Kohlenstofffasern, werden mit einem 6-Achs-Industrieroboter pr\u00e4zise auf Wickelwerkzeuge gewickelt. Diese Faserskelette verst\u00e4rken verschiedene Bauteiltypen, wie Spritzgie\u00df-Formteile und additiv gefertigte Strukturen, und k\u00f6nnen auch als extrem leichte Skelettbauteile verwendet werden.<\/p>\n Im ACCORD-Projekt wurde die 3DSW-Technologie in Zusammenarbeit mit der FRITZ Automation GmbH auf industriellen Ma\u00dfstab gebracht. Eine neue Fertigungszelle erm\u00f6glicht den vollautomatischen 3DSW-Prozess und zeichnet sich durch Echtzeitmessung der Abzugsgeschwindigkeit und Materialtemperatur aus. Die Anlage ist CE-zertifiziert und f\u00fcr die industrielle Nutzung optimiert.<\/p>\n Lite2Duro | Leichtbau durch CO2<\/sub>– und ressourceneffizientes balanciertes Spritzgie\u00dfen von duromeren Formmassen<\/strong><\/p>\n Ein weiteres Exponat im Bereich innovative Spritzgie\u00dftechnologie ist die Motor-Getriebe-Einheit in einem speziell entwickelten Geh\u00e4use aus dem Lite2Duro-Projekt. Der Stator des Motors, der aus dem DEMIL-Projekt stammt, ist durch kupfernahe K\u00fchlkan\u00e4le wassergek\u00fchlt. Dank des hohen Integrationsgrades bietet die Einheit hohe Funktionalit\u00e4t bei geringem Systemgewicht.<\/p>\n Das Geh\u00e4use wurde im Duromer-Spritzgie\u00dfverfahren mit einer neuen Plastifiziereinheit von KraussMaffei hergestellt, die im Lite2Duro-Projekt entwickelt wurde und besonders gro\u00dfe Schussvolumina erm\u00f6glicht. Das hier gezeigte Geh\u00e4use umfasst etwa die H\u00e4lfte des maximalen Schussvolumens und konnte daher in einem Mehrkavit\u00e4tenwerkzeug produziert werden.<\/p>\n Leichtbau mit nur einem Material<\/strong> Das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Chemische Technologie (ICT) konzentriert sich auf die Entwicklung der Prozesstechnik zur Verarbeitung dieser kreislauff\u00e4higen Monomaterialien auf industriell verf\u00fcgbaren Anlagen.<\/p>\n Expertise in der Rezyklatmodifikation: Der Beitrag des Fraunhofer ICT zum SURPASS-Projekt<\/strong><\/p>\n Das Fraunhofer ICT bringt umfassende Erfahrung in der Modifikation von Rezyklaten und deren Integration in hochwertige Anwendungen mit. Diese Expertise flie\u00dft in das EU-gef\u00f6rderte Projekt SURPASS ein, das sich mit der Koextrusion von mehrschichtigen, nanostrukturierten Folien f\u00fcr Lebensmittelverpackungen besch\u00e4ftigt. Das Fraunhofer ICT leitet im Projekt das Arbeitspaket \u201eSustainable technologies towards polymer recycling\u201c und \u00fcbernimmt darin die Entwicklung von Recyclingtechnologien f\u00fcr Multi-Nano-Layered-Folien. Au\u00dferdem entwickelt das Forschungsinstitut Werkstoffe f\u00fcr die Flammschutzausr\u00fcstung gem\u00e4\u00df SSRbD-Kriterien der Epoxid-Vitrimer-Composite f\u00fcr Bahnanwendungen.<\/p>\n Mehrschichtige Kunststofffolien sind wegen ihrer hervorragenden Barriereeigenschaften f\u00fcr Lebensmittelverpackungen unerl\u00e4sslich. Jede Schicht erf\u00fcllt eine eigene Funktion: Die \u00e4u\u00dfere Schicht, meist aus Polyolefinen wie LDPE, PP, HDPE oder PET, sorgt f\u00fcr Versiegelung, Druckbarkeit und Abriebfestigkeit, w\u00e4hrend die innere Schicht, oft aus Polyamid (PA) oder Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), eine Sauerstoffbarriere bietet.<\/p>\n In typischen f\u00fcnf- oder mehrschichtigen Folien umgibt eine zentrale Schicht von Haftvermittlern die \u00e4u\u00dferen und inneren Schichten, um die notwendige Haftung zwischen PA oder EVOH und dem Matrixpolymer zu gew\u00e4hrleisten. Allerdings verursachen diese komplexen Folien Recyclingprobleme aufgrund der unterschiedlichen Polymere und Materialien wie EVOH und PA, die Recyclingstr\u00f6me verunreinigen k\u00f6nnen. Zudem erschwert das Fehlen effektiver Sortier- und Recyclingtechnologien die Wiederverwertung.<\/p>\n Das SURPASS-Projekt untersucht, wie Mehrschichtfolien durch eine spezielle Koextrusionstechnologie hergestellt werden k\u00f6nnen. Dabei wird ein Feedblock mit Vervielf\u00e4ltigungsd\u00fcsen kombiniert, um zwei- bis f\u00fcnfschichtige Folien zu produzieren. Die Technologie erm\u00f6glicht es, Folien mit hervorragenden Barriere-, mechanischen und optischen Eigenschaften ohne Kompatibilisator herzustellen und senkt gleichzeitig die Materialkosten. Der Einfluss von Kompatibilisatoren auf die Recyclingf\u00e4higkeit wird derzeit untersucht.<\/p>\n Reaktive Extrusion mit verbesserter CO2<\/sub>-Bilanz<\/strong><\/p>\n Der Wechsel von erd\u00f6lbasierten Komponenten zu erneuerbaren Alternativen in einem etablierten Prozess der reaktiven Extrusion ist ein vielversprechender Ansatz zur Herstellung umweltfreundlicher thermoplastischer Polyurethan-Elastomere (TPU).<\/p>\n Reaktive Extrusion ist mehr als \u201enur\u201c Compounding. Der Extruder dient dabei als kontinuierlicher Reaktor. Er erm\u00f6glicht die Synthese und chemische Modifizierung von Materialien. Zudem bietet der Prozess eine Intensivierung und Inline-Prozesskontrolle.<\/p>\n Das Fraunhofer ICT verf\u00fcgt \u00fcber eine langj\u00e4hrige Expertise im Bereich der reaktiven Extrusion und ein ganzheitliches Verst\u00e4ndnis der Wechselwirkungen zwischen chemischen Reaktionen und dem Materialfluss innerhalb eines Extruders. Dies beinhaltet die Kenntnis der Auswirkungen von W\u00e4rme und Scherung auf die Polymerisation und die anschlie\u00dfende Schmelzeverarbeitung. Unsere an den Extrudern implementierte Inline-Prozessanalytik (Spektroskopie, Rheologie etc.) sowie die umf\u00e4ngliche Datenerfassung und -auswertung erm\u00f6glichen eine hocheffiziente Werkstoff- und Prozessentwicklung.<\/p>\n Programmierbare Materialien \u2013 Paradigmenwechsel im Produktdesign<\/strong><\/p>\n In programmierbaren Materialien kann ein komplexes Materialverhalten einprogrammiert werden. Je nach Anwendung und Situation nimmt das Material dann, von externen Triggern initiiert, verschiedene Zust\u00e4nde und Materialeigenschaften an. Programmierbare Materialien er\u00f6ffnen ein Potenzial f\u00fcr neue Systeml\u00f6sungen, weil sie wesentliche Systemfunktionalit\u00e4ten wie Bewegungsmuster selbst \u00fcbernehmen und so zus\u00e4tzliche Systemteile \u00fcberfl\u00fcssig machen.<\/p>\n Gezeigt werden verschiedene Materialmuster und Bauteile, die die Idee hinter den programmierbaren Materialien greifbar machen. Hierbei handelt es sich insbesondere um Beispiele, die ein Shape-Morphing-Verhalten zeigen, sich also bei mechanischer Belastung in ungew\u00f6hnlicher, gleichwohl definierter Weise deformieren.<\/p>\n
\nDas Exponat einer Monomaterial-Sandwich-Sitzlehne demonstriert, wie durch spezielle Prozesstechniken und die Kombination mit thermoplastischem Schaum die Leichtbaupotenziale weiter gesteigert werden k\u00f6nnen. Diese innovative Sitzlehne, die im Rahmen eines \u00f6ffentlich gef\u00f6rderten Projekts entwickelt wurde, besteht vollst\u00e4ndig aus kreislauff\u00e4higen Monomaterialien. Verschiedene Materialmorphologien eines einzigen thermoplastischen Grundwerkstoffs, wie Polyamid, recyceltem Polyethylenterephthalat und biobasiertem Polylactid, werden kombiniert. Diese Materialien treten in Form von Fasern, Schaum und Kompaktmaterial auf, was sowohl das Leichtbaupotenzial als auch die Kreislauff\u00e4higkeit erh\u00f6ht.<\/p>\n