Verbesserter 3D-Druck mit teilkristallinen Polymeren

3D-Druck erobert immer mehr Anwendungsfelder und Marktsegmente. Bei der Herstellung anspruchsvoller Kunststoffbauteile aus diesen Materialien gibt es aber noch viele Einschränkungen. Ein Forschungskonsortium aus dem Fraunhofer IMWS, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OVGU) möchte additiv gefertigten Kunststoffbauteilen den Weg in neue Anwendungsfelder bahnen.

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3D-Druck mit lastpfadgerecht ausgelegten faserverstärkten Kunststoffen

Neue Anwendungsgebiete für den kunststoffbasierten und faserverstärkten 3D-Druck möchten die ASW, das FBZ als An-Institut der Hochschule Merseburg und des Fraunhofer-Instituts IMWS erschließen zur Entwicklung einer innovativen Fertigungstechnologie zur Bauteilherstellung.

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Effiziente Sandwich-Leichtbaustrukturen mit hoher Oberflächengüte

Faserverbundkunststoffe und die Sandwichbauweise ermöglichen enorme Gewichtseinsparungen bei der Umsetzung von hochbelastbaren Strukturbauteilen. Gemeinsam entwickeln vier Firmen mit dem Fraunhofer-Institut IMWS Lösungen und Verfahren für Fertigung und Qualitätsprüfung.

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Virtual Reality-Methoden für die biopolymerbasierte Kunststoffverarbeitung

Für die exaktere Rezeptierung und effizientere Verarbeitung neuartigen und abbaubarer Kunststoffe setzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IMWS gemeinsam mit der prefrontal cortex - Kirsten Freitag Herbst GbR und der Exipnos GmbH nun auf Methoden der Virtuellen Realität (VR). Das soll neue Möglichkeiten bei der Material-, Prozess- und Bauteilentwicklung sowie Prozesssteuerung- und Überwachung von Biopolymeren erschließen.

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Hierarchische thermoplastische Sandwichmaterialien

Das Fraunhofer IMWS und die ThermHex Waben GmbH entwickeln hierarchische Sandwichstrukturen, bei denen die Deckschichten selbst wiederum Sandwichstrukturen sind.

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Smarte Sensoren zur Erfassung von Materialdaten in der Kunststoffverarbeitung

Smarte Prüftechnik kann die Datenbasis von digitalen Werkstoff-Zwillingen bereichern und so erhebliche Vorteile für die Industrie 4.0 generieren. Den Nachweis dafür will das Fraunhofer IMWS in einem nun gestarteten Gemeinschaftsprojekt am Beispiel einer digitalisierten Prozess- und Wertschöpfungskette in der Kunststoffverarbeitung erbringen.

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Standardisiertes Testverfahren zur Qualitätskontrolle hoch belastbarer Sandwichbauteilen

Durch neue Erkenntnisse über die Mikrostruktur von Leichtbau-Sandwichstrukturen mittels In-situ-Röntgentomographie hat das Fraunhofer IMWS ein standardisiertes Testverfahren zur Bestimmung der Bruchzähigkeit entwickelt, um die Belastungsgrenzen solcher Sandwichbauteile zuverlässig vorherzusagen und Schadensfälle zu verhindern.

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Kunststoffe

Wir beschäftigen uns mit Fragestellungen der Kunststoffverarbeitung und Optimierung von Polymermaterialien. Ziel der Arbeiten ist eine verbesserte Energie- und Ressourceneffizienz beim Einsatz der von uns entwickelten Materialien und Prozesse im Industriemaßstab. Davon profitieren Kunden im Umfeld der Mobilitätsanwendungen Automobil, Flugzeug und Schienenfahrzeug ebenso wie Unternehmen aus der Kunststoffindustrie und dem Maschinenbau.

Wir liefern Lösungen beispielsweise für thermoplastbasierten Leichtbau, Reifenanwendungen oder den Einsatz biobasierter Kunststoffe in der Großserie. Dabei betrachten wir die gesamte Wertschöpfungskette von der Mikrostruktur des Werkstoffs bis zum Bauteil nach Maß. Wir entwickeln im kleinen Maßstab und verfügen, unter anderem am Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ, über Anlagen bis in den Industriemaßstab und können prototypische Abmusterung vornehmen.

Unser Know-how umfasst:

  • Auswahl der Rohstoffe
  • Mikrostrukturdesign
  • Verarbeitungstechnologie
  • Charakterisierung von Materialeigenschaften im Labor-, Technikums- und Pilotanlagenmaßstab
  • Analyse von Bauteileigenschaften inklusive Vorhersage des Einsatzverhaltens
  • Modellierung und Simulation
  • Prozessentwicklung
Composite unidirektionale Tapes Glasfaser Kohlefaser Biofaser
© Fraunhofer IMWS/Sven Döring
Am Fraunhofer PAZ werden Hochleistungs-Composite aus endlosfaserverstärkten Halbzeugen (UD-Tapes) entwickelt.