Forschung und Entwicklungsarbeiten

Vom Monomer zum Hochleistungsbauteil

Fraunhofer-Forschung im ValuePark Schkopau
Entwicklungs- und Forschungsarbeiten in nahezu allen Bereichen der Kunststofftechnik – auf wissenschaftlichem Niveau und für die tägliche Praxis der Unternehmen – helfen der Branche, innovative Ideen in wettbewerbsfähige Lösungen umzusetzen.


Mit dem 2005 eröffneten Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ ist ein in dieser Form einzigartiges Kompetenzzentrum für Kunststofftechnik entstanden. Es befindet sich im mitteldeutschen Chemiedreieck – am Traditionsstandort der polymerchemischen Industrie – im ValuePark Schkopau. Dort ist das Fraunhofer PAZ mit einer Gesamtfläche von 1700 Quadratmetern in das Merseburger Innovations- und Technologiezentrum integriert.

Orientiert auf FuE-Dienstleistungen für die gesamte Wertschöpfungskette vom Monomer bis zum polymeren Bauteil bündeln die Fraunhofer-Institute für Angewandte Polymerforschung IAP und für Werkstoffmechanik IWM ihre Kompetenzen in der Polymer- und Verfahrensentwicklung und in der Kunststoffverarbeitung im Fraunhofer PAZ unter einem Dach. Das Fraunhofer IAP bietet Material- und Verfahrensentwicklungen von Fasern, Folien, Werkstoffen, Funktionsmaterialien, Additiven, Feinchemikalien und Prozesshilfsmitteln auf Basis nativer und synthetischer Polymere an. Einen Schwerpunkt bildet die Cellulose- und Stärkeforschung, die von der Charakterisierung über die chemische Modifizierung bis zur Entwicklung neuer Produkte und Verfahren reicht. Eine weitere Kernkompetenz stellt die Synthese von Polymeren aus erdöl- und biobasierten Rohstoffen dar. Auf der Grundlage von synthetischen Polymeren werden neue Funktionsmaterialien mit besonderen optischen oder elektrischen Eigenschaften entwickelt und u.a. zu Bauelementen der Polymerelektronik verarbeitet. Wasserbasierende Polymersysteme (Polyelektrolyte, polymere Tenside, Hydrogele, Kolloide, Latices) werden z.B. für die Papier- und Waschmittelindustrie sowie für Life-Science-Anwendungen genutzt. Das Institut bearbeitet Aufträge von lokalen, mittelständischen Unternehmen der Kunststoffbranche bis hin zu weltweit operierenden Großunternehmen im In- und Ausland.

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Das Fraunhofer IWM an den Standorten Freiburg und Halle unterstützt seine Auftraggeber bei Erhöhung der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit technischer Bauteile und Systeme. Die Spannweite reicht dabei von Bauteilen der Mikroelektronik bis zu Komponenten der Kraftwerkstechnik. In seinen Leistungsbereichen entwickelt und optimiert das Institut Konzepte zum beanspruchungsgerechten Werkstoffeinsatz, der Technologieoptimierung und der Bauteilanalyse ebenso wie Prozesse zur Formgebung und Präzisionsbearbeitung. Im Institutsteil Halle stehen Beiträge zur Entwicklung innovativer Werkstoffe, wie kreislauffähiger Polymere, von Faserverbunden und biologischen Materialien, sowie von Schlüsseltechnologien, wie Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik, Biotechnologie und Photovoltaik im Mittelpunkt.

Verschiedene Verfahren nebeneinander nutzbar

Im Polymersynthese-Technikum stehen sieben technologische Linien zur Realisierung unterschiedlicher Syntheseverfahren von der Heterophasen- bis hin zur Massepolymerisation bereit, die modular gestaltet und flexibel verschaltbar sind. Eine Vielzahl technisch relevanter Polymerisationsverfahren kann im Synthesetechnikum abgebildet werden. Ein technologischer Schwerpunkt im Bereich Synthese liegt in der vielfältigen Hochviskostechnik. Neben zwei Knetaggregaten ist ein Scheibenreaktor mit Doppelantrieb einschließlich hochwertiger Vakuumtechnik installiert. Ein Prozessleitsystem in Verbindung mit dem hohen Automatisierungsgrad der Anlagen ermöglicht laut Betreiber effiziente und reproduzierbare Abläufe. Der Bereich Polymerverarbeitung ist auf Spritzguss und Compoundierung von Thermoplasten ausgerichtet. Die maschinenspezifischen Stoffflüsse der Anlagen sind weitgehend an die Produktdurchsätze der Syntheselinien angepasst. Kernstück des Polymerverarbeitungstechnikum ist die moderne IMC-Technologie mit einem Injection Moulding Compounder (IMC), mit der Compoundierung und Spritzguss materialschonend in einem geschlossenen Prozess möglich sind. Ein Compounder ZE40 sowie ein Spritzgießautomat KM200 ergänzen die technische Ausstattung.

Das Leistungsangebot des Fraunhofer PAZ umfasst sowohl Polymersynthesen im Labormaßstab und deren verfahrenstechnische Überführung in den Pilotanlagenmaßstab als auch die technologische Entwicklung und Optimierung von Polymersyntheseprozessen. Zudem gehören Auftragssynthesen mit der Herstellung von Test- und Musterchargen zum Dienstleistungsspektrum des Pilotanlagenzentrums. Im Bereich Verarbeitung widmet sich das PAZ besonders der Entwicklung faserverstärkter Thermoplaste und prototypischer Bauteile unter besonderer Berücksichtigung stofflicher und maschinentechnischer Einflüsse im Verarbeitungsprozess auf die Werkstoff- und Bauteileigenschaften. Ein breites Spektrum von Fasermaterialien und Füllstoffen (Glasfasern, Holz, Nanoteilchen) stehen genauso im Fokus der angewandten Forschung wie Thermoplaste unterschiedlicher stofflicher Basis. Zum Leistungsangebot der Verarbeitung zählt auch die Entwicklung von Kunststoffcompounds, das Testen und Optimieren von Compoundier- und Verarbeitungsprozessen im Kundenauftrag sowie die Ermittlung der Materialstruktur und Korrelation mit den Eigenschaften.

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