Kurzmeldungen

Forschung Kompakt / 1.4.2014

Leistungsstärkere Kunststoffe – im Kilo-Maßstab entwickelt +++ Routenspezifische Belastungsanalyse für Fahrzeuge +++ Nanostrukturen – auch auf gekrümmten Oberflächen

Leistungsstärkere Kunststoffe – im Kilo-Maßstab entwickelt

Kunststoffe begleiten uns auf Schritt und Tritt, sei es im Auto, im Supermarkt oder im Kinderzimmer. Damit sie die Eigenschaften haben, die wir an ihnen schätzen, benötigen sie Additive: Stabilisatoren beispielsweise schützen die Polymere vor frühzeitigem Versagen und UV-Licht. Flammschutzzusätze sorgen dafür, dass Kunststoffe einen eventuellen Brand nicht weiter anfachen. Am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt entwickeln Forscher unterschiedliche Additive. Beispielsweise sollen sie das Material besser, leistungsstärker und widerstandsfähiger machen als bisher. Weitere Zusätze sollen es besser an Metallen haften lassen, etwa bei Leichtbauteilen.

Üblicherweise arbeiten die Chemiker dazu erst einmal mit wenigen, maximal aber mit hundert Gramm der Additive. Welche Eigenschaften diese haben, können die Forscher mit den kleinen Labor-Mengen bereits grob ermitteln. Genauere Aussagen lassen sich allerdings nicht treffen: Denn die Kunststoffe, denen die Additive im kleinen Maßstab hinzugefügt wurden, haben oftmals andere Eigenschaften als solche, die in größeren Mengen produziert wurden. Die Wissenschaftler haben daher ein Kilo-Labor  eingerichtet. In diesem testen sie, wie sie den Herstellungsprozess auf einen größeren Maßstab übertragen können und wie sich die neuen Additive verhalten. So sind die Wissenschaftler in der Lage, ihren Kunden exakt zu sagen, welche Eigenschaften die neu entwickelten Additive den Kunststoffen verleihen, wenn sie unter industrienahen Bedingungen eingearbeitet werden.

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
Bartningstr. 47 | 64289 Darmstadt | www.lbf.fraunhofer.de
Kontakt: Dr. Roland Klein | Telefon +49 6151 705-8611 | roland.klein@lbf.fraunhofer.de
Presse: Anke Zeidler-Finsel | Telefon +49 6151 705-268 | anke.zeidler-finsel@lbf.fraunhofer.de

Routenspezifische Belastungsanalyse für Fahrzeuge

Ein Fahrzeug wird auf einer kurvigen Gebirgsroute oder durch rauen, unebenen Straßenbelag stärker beansprucht und verbraucht mehr Sprit als auf der gleichen Strecke in der Ebene auf einer gut ausgebauten Straße. Zusätzlich beeinflussen Umweltbedingungen wie Hitze, Kälte oder Niederschläge die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Fahrzeugbauteilen.

Mit seiner »Virtual Measurement Campaign« (VMC) unterstützt das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern Hersteller von Pkw und Nutzfahrzeugen dabei, solche Belastungsfaktoren in die Fahrzeugentwicklung einfließen zu lassen. Die Forscher haben dazu eine umfassende Datenbank aufgebaut. Diese gibt einen Überblick über das weltweite Straßenverkehrsnetz und liefert zusätzlich Informationen über die jeweils spezifische Routencharakteristik. Möchte ein Automobilhersteller etwa einen neuen Markt erschließen, kann er sich anhand der Daten ein differenziertes Bild über die Bedingungen vor Ort machen. Mithilfe einer am ITWM entwickelten Software, die diese Daten in mathematische Algorithmen »übersetzt«, lässt sich der Einfluss verschiedener Parameter auf einzelne Fahrzeugkomponenten analysieren.

Virtuelle Messkampagnen können zudem reale Fahrzeug-Straßentests sinnvoll ergänzen: Sie ermöglichen eine zielgerichtetere Streckenplanung und liefern schon im Vorfeld Daten über die zu erwartende Belastung. Dadurch lassen sich Dauer und Umfang der aufwändigen Feldtests reduzieren. Das VMC-Konzept stellen die Forscher von 7. bis. 11. April auf der Hannover Messe Digital Factory am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand vor (Halle 7, Stand B.10).

Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
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Presse: Ilka Blauth | Telefon +49 631-31600-4674 | ilka.blauth@itwm.fraunhofer.de

Nanostrukturen – auch auf gekrümmten Oberflächen

Putzen ade, der Schmutz rutscht kurzerhand selbst von der Oberfläche – man spricht dabei vom Lotus-Effekt. Möglich machen dies Nanostrukturen. Sie können Oberflächen zudem vor dem Beschlagen schützen oder Legofiguren auch ohne Farbe Gesichter verleihen. Kunststoffe mit solchen nur etwa 100 Nanometer großen Strukturen lassen sich im Spritzgießverfahren in großer Stückzahl kostengünstig herstellen. Dabei dient ein metallischer Formeinsatz als Negativ. In diesen wird der flüssige Kunststoff hineingespritzt, kühlt aus und nimmt dabei die vorgegebene Form an. Einziger Wermutstropfen: Nanostrukturen kann man bisher nur auf ebenen Bauteilen herstellen. Auf geschwungenen Teilen wie Köpfen von Legofiguren ist bei etwa 100 Mikrometern Schluss.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen wollen dies im EU-Projekt »Plast4Future« unter der Koordination der Technischen Universität Dänemark ändern. Sie entwickeln ein neues Lithographie-Verfahren, mit dem sie beliebige Nanostrukturen in die Metallform einbringen können – und zwar auch dann, wenn diese gebogen ist. An ebenen Flächen haben die Forscher ihr Verfahren bereits erfolgreich getestet. Nun übertragen sie ihre Erkenntnisse auf beliebig geformte Gegenstände. In etwa zwei Jahren, so hoffen die Wissenschaftler, könnte die Prozesskette in die industrielle Anwendung kommen.

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
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Kontakt: Bernd Meiers | Telefon +49 241 8904-304 | bernd.meiers@ipt.fraunhofer.de
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