Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Zur Aufklärung der Polymerkristallisation beispielsweise für die Fertigung von Kunststoffteilen im Spritzguss setzt das Fraunhofer IMWS eine ganzheitliche Methodik ein, die Laborcharakterisierung, Inline-Messtechnik und Prozesssimulation verbindet. Zentral ist die strukturierte Bestimmung von Kristallinität und Kristallisationskinetik, wobei auch der Einfluss von Kühlprofil, Kühlzeit, Abkühlgeschwindigkeit, Abkühlprofil, Temperaturprofil und Schmelzetemperatur systematisch untersucht wird.
Zur Laborcharakterisierung gehören DSC (Differential-Scanning-Kalorimetrie; Differential Scanning Calorimetry) und FSC (Fast Scanning Calorimetry) für schnelle Kristallisationskinetik, ergänzt durch WAXS (Weitwinkel-Röntgenstreuung; Wide-Angle X-ray Scattering) und XRD (X-ray Diffraction; Röntgendiffraktometrie) zur Aufklärung von Lamellenstruktur und Kristallorientierung. DMA (Dynamische Mechanische Analyse) liefert zusätzliche Einblicke in die mechanische Leistungsfähigkeit je nach Kristallstruktur.
Prozesssimulation erlaubt Vorhersagen zur Kristallinität und Bauteileigenschaften
Für Spritzgussprozesse werden Inline-Methoden eingesetzt: Inline-NIR-Spektroskopie (Inline Near-Infrared Spectroscopy) zur Bestimmung der Kristallinität im Bauteil, integrierte In-Mold-Temperatursensorik und Thermografie zur Erfassung realer Schmelzetemperaturen, Kühlprofile und Kühlzeiten während der Formfüllung und Abkühlung.
In der Prozesssimulation werden aus der Kristallisationskinetik (τc) und der Kristallinität (Xc) Vorhersagen zu Kühlfenstern, Zykluszeiten und Bauteileigenschaften erstellt. Ziel ist ein reproduzierbares Prozessfenster, das Qualitäts- und Leistungsanforderungen sicher erfüllt und eine transparente Entscheidungsgrundlage für Materialwahl und Prozessparameter bietet.
(28. Januar 2026)