Leistungen | Polymerverarbeitung

Leistungsspektrum der Gruppe Thermoplastbasierte Faserverbund-Halbzeuge

• Anwendungsspezifische Material-Entwicklung für faserverstärkte Halbzeuge und Formteile in Kurz-, Lang- und Endlosfaserverstärkung
• Einsatz verschiedener Faserarten und -typen (organische und anorganische Fasern sowie Naturfasern)
• Prozessentwicklung und –optimierung in den kontinuierlichen thermoplastischen Verarbeitungsverfahren
  • UD-Tape-Entwicklung mit Endlos- und Langfasern
  • Extrusion von Halbzeugen wie Hohlkammerprofilen
  • Compoundierung faserverstärkter Thermoplaste
• Scale up von Verarbeitungsprozessen
• Optimierung von Compoundierprozessen auf Doppelschneckenextrudern z.B. bezüglich Schneckenprofilen und Faserzugabe
• Entwicklung und Herstellung von prototypischen Komponenten für eine Markteinführung 
• Ermittlung und Bewertung des Einflusses des Materialsystems und der technologischen Bedingungen auf die Material-Kennwerte im thermoplastischen Composite (TPC)
•  zerstörende und zerstörungsfreie Prüfverfahren

Leistungsspektrum der Gruppe Hochleistungsthermoplaste

• Bemusterungen von Prototypen- und Serienwerkzeugen im Spritzgussprozess
• Direktverarbeitung von  Langfaser-Thermoplasten (D-LFT) und thermoplastischen Blends mittels Injection Molding Compounding (IMC)
• Herstellung von thermoplastischen Leichtbaustrukturen im Hybrid- Spritzgussprozess  durch Umspritzen und Umformen von endlosfaserverstärkten Einlegern
• Beanspruchungsgerechte Gestaltung von Faserverbundbauteilen  
• Computerunterstützte Strukturauslegung und Prozesssimulation
• Ermittlung des Einflusses von Prozessparametern auf die resultierenden Eigenschaften – Material im Bauteil
• Entwicklung von Prozesstechnik und Optimierung der Spritzguss- und Hybridtechnologie
• Anwendung zerstörender und zerstörungsfreier Prüfverfahren

Im Bereich Polymerverarbeitung verfügt das Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum PAZ über ein umfangreiches Know-how sowohl auf dem Gebiet Polymerverarbeitung als auch bei der Charakterisierung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen für Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere und Faserverbundwerkstoffe. Die Kernkompetenzen liegen in der Material-, Verfahrens- und Bauteilentwicklung für langfaserverstärkte Thermoplaste (LFT), endlosfaserverstärkte Thermoplastverbunde (TPC), hochgefüllte Kunststoffe und Blends unter besonderer Berücksichtigung der Einflüsse der Verarbeitung auf die resultierenden Werkstoff- und Bauteileigenschaften. Einen Schwerpunkt bildet hierbei die systematische Bewertung des Einflusses der Materialsysteme und Herstellungsbedingungen auf die mechanischen Eigenschaften  von unidirektional-faserverstärkten Halbzeugen und multidirektional-faserverstärkten Laminaten. So können über die experimentelle Charakterisierung und numerische Beschreibung des Werkstoffverhaltens Aussagen über das Einsatzverhalten und die Zuverlässigkeit der hergestellten Kunststoff-Bauteile getroffen werden.

• zur Ausstattung der Polymerverarbeitung
  

Schwerpunkt der Forschungsthemen ist die mikro- und mesostrukturbasierte Technologieentwicklung für faserverstärkte, thermoplastbasierte Leichtbaustrukturen.

Die Gruppe Thermoplastbasierte Faserverbund-Halbzeuge forscht und entwickelt an Materialfragen und dem Herstellungsprozess von thermoplastischen Prepregs. Materialseitig werden vor allem Polyolefine, Polyamide und technische Thermoplaste sowie Biopolymere verarbeitet. Verstärkungsstoffe wie anorganische und organische Fasern sowie Naturfasern in Kurz-, Lang- oder Endlosform sowie eine breite Palette weiterer Additive werden sehr intensiv behandelt.

Besonderes Augenmerk liegt auf der Steigerung der Effektivität und Qualität bei der Herstellung von UD-Tapes, unidirektional-faserverstärkter Halbzeuge, die entsprechend der benötigten Faserorientierung miteinander laminiert werden und somit hohe und anforderungsgerechte Flächensteifigkeiten und Festigkeiten erhalten. Die Anlage am Fraunhofer PAZ verfügt bei der Herstellung von UD-Tapes hinsichtlich Tape-Breite und Anlagengeschwindigkeit über weltweit derzeit einzigartige Möglichkeiten.

Der Schwerpunkt der Gruppe Hochleistungsthermoplaste liegt in der Bauteil- und Technologieentwicklung für thermoplastbasierte Leichtbaustrukturen ausgehend von Faserverbund-Halbzeugen bis hin zur prototypischen Fertigung. Dies beinhaltet zunächst  die lastpfadgerechte Strukturauslegung mittels endlosfaserverstärkter Thermoplastverbunde. Für die anschließende Bauteilherstellung werden effiziente Fertigungskonzepte mit entsprechender Maschinentechnik und serientauglichen Hybrid-Technologien entwickelt sowie angewendet. Der komplette Entwicklungsprozess wird dabei virtuell durch Prozess- und Struktursimulationen unterstützt. Die betrachteten Materialien sind vor allem unverstärkte und gefüllte Thermoplaste beziehungsweise Blends, kurz-, lang- und endlosverstärkte Thermoplaste (TPC) sowie thermoplastische Hybridverbunde und Metall-TPC-Hybridverbunde.

• Technologieentwicklung und Scale-Up im Bereich Tapeherstellung und Compoundierung anwendungsspezifischer Compositematerialien
• Optimierung von Compoundierprozessen, zum Beispiel bezüglich Schneckenprofilen und Faser-Zugabe-Stellen
• Weiterentwicklung der Hybrid-Spritzgusstechnik sowie Untersuchung und Optimierung des Warmumformverhaltens von endlosfaserverstärkten Thermoplasten
• Faserverbundgerechtes Bauteildesign, Gestaltung der Lasteinleitung, Fügeverbindung und Funktionsintegration speziell bei Hybrid-Verbund-Strukturen
• Untersuchungen zum Einfluss von Angusssystemen und Spritzgussparametern auf erreichbare Faserlängen