Forschungsgruppe Kunststofftechnik
Fortschrittliche Werkstoffsysteme und Bauweisen mit Funktionsintegration zählen zu den entscheidenden Treibern bei der Entwicklung zukunftsweisender Produkte. Derartige intelligente Komponenten und Systeme tragen u. a. zur Steigerung der Ressourceneffizienz im Transportwesen sowie zur Reduktion des Fahrzeuggewichtes bei und wirken damit dem Klimawandel entgegen. Bereits heute basieren bis zu 70 % aller Produktentwicklungen auf neuen monolithischen und insbesondere maßgeschneiderten hybriden Werkstoffen. Derartige Multifunktionsmaterialien substituieren altbewährte Konstruktionswerkstoffe und verhelfen zukunftsweisenden Leichtbaustrukturen zum technologischen Durchbruch.
Die Erforschung von Materialien und Technologien zur Entwicklung multifunktionaler Leichtbaustrukturen mit unterschiedlichen Systemaufbauten ist an der Professur Kunststofftechnik und -verarbeitung Gegenstand intensiver wissenschaftlicher und anwendungsorientierter Bemühungen. Besondere Vorteile für die Funktionsintegration bieten dabei Verarbeitungstechnologien mit thermoplastischen Kunststoffen. Zu derartigen Verfahren zählen etwa Spritzgießen, Extrusion oder Thermoformen, die sich allesamt durch geringe Zykluszeiten, hohe Reproduzierbarkeit und Konturfreiheit auszeichnen.
Der zunehmende Trend zu energieeffizienten Technologien, die eine individuelle Massenfertigung erlauben, erfordert jedoch auch neue material- und technologiespezifische Lösungsansätze. So werden an der Professur Kunststofftechnik und ‑verarbeitung Verfahren der klassischen Kunststoffverarbeitung mit Technologien der additiven Fertigung vorteilhaft kombiniert.
Wesentliche Grundlage für die Funktionalisierung thermoplastischer Kunststoffe ist deren Ausrüstung mit elektrischen oder elektromechanischen Füllstoffen wie bspw. Kohlenstoff-Nanoröhrchen, metallischen Partikeln, piezokeramischen Pulvern oder Formgedächtnispolymeren, die mittels neuer Kunststofftechnologien zu aktiven Hochleistungsverbundstrukturen weiterverarbeitet werden können. Eine derartige Funktionalisierung erlaubt etwa die Online-Systemüberwachung und ‑steuerung von Bauteilen, z. B. in Form von integrierten Dehnungs- und Temperatursensoren, von Heizelementen oder von eingebetteten elektromechanischen Wandlern. Damit geht in der Regel ein effizienter Einsatz von Ressourcen bei minimalem Energieverbrauch, sowohl bei der Herstellung als auch bei der mobilen Anwendung, von sog. Smart Composites einher. Darüber hinaus lässt sich eine durchgängige Informationsverarbeitung über den gesamten Wertschöpfungsprozess und den Produktionslebenszyklus im Sinne von Industrie 4.0 umsetzen. Diese ganzheitliche Digitalisierung der Wertschöpfungskette von der Werkstoffanordnung und ‑konstruktion über die Komponenten- und Systemherstellung bis hin zur Nutzung und Recycling bietet entscheidende Vorteile für die kreislaufgerechte nachhaltige Produktentwicklung und -entstehung.
