Das Unternehmen WERIT Kunststoffwerke mit Hauptsitz in Altenkirchen (Rheinland-Pfalz / Westerwald) ist ein erfolgreiches europaweit tätiges Familienunternehmen im Bereich der Kunststoff verarbeitenden Industrie.

©Werit-Kunststoffwerke W. Schneider GmbH & Co. KG

Werit-Kunststoffwerke W. Schneider GmbH & Co. KG 

https://www.werit.eu

Armaturen

Drucklufttechnik

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Mechanische Konstruktionselemente

Maschinenelemente

Behälter / Silos

Lagereinrichtungen

Elektronik

Elektronik-Fertigung

Fasern

Kunststoff-Halbzeuge

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Gehäuse aus Kunststoff

Kühlkörper

Elektromechanik

HV-Anwendungen / Hybridisierung / Elektrifizierung

Elektromobilität

Mobilität

Halbleiterfertigung

Halbleiterlaser, Diodenlaser

Photonik

Heizung

Haustechnik

Klemmen

Kunststoffverarbeitung

Lohnfertigung

Dienstleistungen

Lichtwellenleiter (LWL)

Palettiersysteme

Anlagen / Systeme

Fertigungsautomation

Palettierung

Werkstückspanntechnik, spanend

Spanntechnik

Polyethylen

Thermoplaste

Kunststoff Werkstoffe

Schalter, Taster

Schrauben

Normteile

Simulation Verpackung

Simulation

Software

Teile nach Muster

Verbindungstechnik

 Faser-Kunststoff-Verbunde sind aufgrund ihrer hervorragenden spezifischen Materialeigenschaften ein idealer Werkstoff für Leichtbauanwendungen

Die 50 m2 große, biobasierte, dreidimensionale Fassade mit integrierten LEDs. Sie ist frei programmierbar und kann Bilder sowie Videos abspielen

16:9

Multifunktionale Gebäudehülle aus naturfaserverstärktem Kunststoff und Wellpappenkern

Faserverarbeitung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

LED / OLED-Systeme und Faseroptik

Lichttechnik

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Medienfassade auf Basis nachwachsender Werkstoffe

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung einer Fertigungszelle, in der ohne zusätzliche Schritte, wie beispielsweise Kleben, eine Kennzeichenrückleuchte mit hybriden Verfahren hergestellt werden kann. Ein Teil der notwendigen Analysen und Voruntersuchungen zu den Materialkombinationen, die sich aus dem Aufbau des Produkts mit Kunststoffgehäuse und -optik sowie metallischen Leiterbahnen ergeben, wird in diesem Artikel vorgestellt.

Lichtlösungen  an verschiedenen Produkten.  © Mentor

Herstellung einer Kennzeichenrückleuchte in einer hochintegrierten Spritzgießfertigungszelle

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Polymethylmethacrylat

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Polycarbonat

Welche Materialkombination passt?

Nachdem technische Fortschritte heute die Realisierung erleichtern, könnte das Laser-Stumpfschweißen nun seinen Durchbruch erleben.

Turn2Weld-Verfahren: Die neu entwickelte LasIR-Schweißmaschine verwendet pro Fügepartner einen Laser und schwenkt die Maschinentische mithilfe von Servomotoren um 90° zu den Laserscannern (© bielomatik)

Weiterentwickeltes Laser-Stumpfschweißen zum Fügen hochwandiger und  materialgleicher Bauteile

Laserschweißen

Verbindungstechnik Verfahren

Thermisches Fügeverfahren

Laserschweißanlagen

Schweißanlagen

Lasertechnik

Von den Enden her geschweißt

Der globale Markt für PMMA profitierte von einer steigenden Nachfrage. Allerdings dämpften anhaltende Rohstoffengpässe das Ergebnis. Das trieb zudem den Preis für PMMA nach oben.

Geringerer Energieverbrauch, besseres Pflanzenwachstum: Ein Unternehmen aus den Niederlanden baut, mithilfe von Linsenoptiken aus den PMMA-Formmassen Plexiglas,  funktionale Gewächshäuser

20:7

Polymethylmethacrylat (PMMA)

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe.de

Flachfolien- und Plattenextrusion

Extrusion

Technische Kunststoffe

Platten

Rohstoffengpässe treiben den Preis

Der e.GO Life ist ein bezahlbares Elektrofahrzeug für den Kurzstreckenverkehr mit kunststoffbeplankter Fahrzeugkarosserie. Die großvolumigen Bauteile thermoformt der Kunststoffverarbeiter Parat in enger Kooperation mit Senoplast.

Alle 59 Kunststoffverkleidungsteile des Elektrofahrzeugs <a href="http://e.GO">e.GO</a> Life wurden aus Kunststoffhalbzeugen sehr wirtschaftlich thermogeformt

59 Leichtbauteile für die Karosserie des neuen Elektrostadtautos e.GO Life

Werkzeuge für Leichtbauwerkstoffe

Präzisionswerkzeuge

Leichtbau

Automotive

Fahrzeugbau

Mit Kunststoff auf der Überholspur

Nanoschäume sind schon länger in der Diskussion, bisher fehlte aber ein Verfahren, das sich für die Produktion im industriellen Maßstab eignet. Ein solches soll nun bei der Herstellung des Nanoschaums Sumfoam zum Einsatz kommen.

Bild 1. Die Porengröße von Nanoschäumen ist deutlich feiner als bei herkömmlichen Schäumen. Bei Sumfoam bilden sich zwischen den Poren Stege, die die Stabilität des Schaums deutlich erhöhen  © Sumteq

Start-up entwickelt skalierbares Verfahren für die Nanoschaumherstellung

Bauchemie

Bauwesen

Kunststoffe

Optik

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Polymernanoschaum für den  Industrieeinsatz

PMMA ist ein amorpher Thermoplast, der durch Kettenpolymerisation hergestellt wird. Der Werkstoff zeichnet sich vor allem durch seine optischen Eigenschaften aus.

Die hervorragenden optischen Eigenschaften qualifizieren Polymethylmethacrylat (PMMA) z.B. für den Einsatz in hochwertigen Linsen

Im Jahr 2012 wurden 1,8 Mio. Tonnen Formmassen und Halbzeuge aus Polymethylmethacrylat (PMMA) hergestellt. Lesen Sie hier die wichtigsten Fakten zur Marktentwicklung bei PMMA.

Weltweiter PMMA-Markt im Jahr 2012, aufgesplittet nach Regionen

Marktentwicklung PMMA

Lupine Lighting Systems fertigt extrem helle Mountainbike-Lampen mit Linsen aus Plexiglas. Die Formmassen vom Röhm erfüllen die wichtigsten Normen für E-Bike- und Fahrradbeleuchtung.

Ein Meisterwerk an Präzision: UPT Optik in Nürnberg fertigt die Linsen für Lupine im Spritzgießverfahren mit dem Marken-PMMA von Röhm. Der Werkstoff verfügt über eine unübertroffene Transparenz und Lichtleitfähigkeit

Technische Optik

Ingenieurwissenschaften

Lichtstarke Leuchten mit Präzisionslinsen aus Plexiglas

Mithilfe der Rasterkraftmikroskopie lassen sich verschiedene Eigenschaften von Kunststoffoberflächen bestimmen. Allerdings war bisher für unterschiedliche Messmethoden ein Wechsel der Hardware am Prüfkopf notwendig. Eine spezielle Sensortechnologie macht den Austausch des Kopfs unnötig.

Alle AFM-Messungen können bei der Tosca-Serie mit nur einem Actuator Body und somit ohne Hardware-Austausch durchgeführt werden

Kunststoffoberflächen einfacher mit Rasterkraftmikroskopie untersuchen

Messtechnik

Prüfen von Kunststoffen

Kunststoff

Baustoffe

Charakterisierung ohne Prüfkopfwechsel

Röhm stellt anitmikrobielles PMMA für transparente Trennwände vor.

Krankheitsschutz durch Werkstoff

Der Eiffelturm gilt als Ikone moderner Ingenieurskunst. Wegen seiner besonderen Architektur eignet er sich außerdem gut, um die Möglichkeiten des Laserschneidens zu veranschaulichen.

Laserschneiden

Verfahren für die spanlose Fertigung

Schneiden

Wahrzeichen aus PMMA

Bei Großkonzernen hat ein neues Design für das Markenlogo häufig auch Auswirkungen auf Zulieferbetriebe. Das war etwa bei VW der Fall. Der Zulieferer der Fahrzeugembleme musste das Design umstellen – und setzte dabei als Material auf PMMA.

Das aktuelle VW-Emblem, wie hier beim ID.3, kombiniert weiße Buchstaben mit einem tiefschwarzen Hintergrund. Hergestellt werden die beiden Elemente aus zwei Farbvarianten der Plexiglas-Hi-Gloss-Reihe

Wie das Rebranding des VW-Logos die Produktion beeinflusst

Die Wende hin zum Elektroautomobil verändert das Design der Fahrzeuge. Der Kunststofferzeuger Röhm hat dafür spezielle Polymethylmethacrylat-Formmassen (PMMA) entwickelt. Sie werden unter der bekannten Marke Plexiglas des Unternehmens vertrieben. Wie sich mit diesen gestalterische Ansprüche und funktionale Eigenschaften verbinden lassen, zeigt das Unternehmen auf der Fakuma.

Plexiglas Resist AG 100 kommt etwa bei dem Elektrofahrzeug ID.3 von Volkswagen zum Einsatz 

Messe Fakuma

Höhere Designfreiheit für Elektroautos

Mit optischen Polymerfasern die Zuverlässigkeit von MRT-Bildern erhöhen

Bewegungen von Patienten können die Qualität von MRT- und CT-Aufnahmen stark beeinträchtigen. Bei einem neuen Ansatz werden die Bewegungen erfasst und mittels Korrekturalgorithmen in die Bildauswertung einbezogen. Für die Ermittlung der Patientenbewegungen bietet sich der Einsatz polymeroptischer Fasern an.

Bewegungen von Patienten können die Qualität von MRT- und CT-Aufnahmen stark beeinträchtigen. Um dem entgegenzuwirken, werden bei einem neuen Ansatz die Bewegungen erfasst und anschließend mittels Korrekturalgorithmen in die Bildauswertung einbezogen. Das verbessert die Qualität deutlich. Für die Ermittlung der Patientenbewegungen bietet sich der Einsatz von polymeroptischen Fasern an.

Lichtleitende Materialien wie optische Fasern übernehmen nicht nur in der Datenkommunikation, sondern auch in der Medizintechnik wichtige Funktionen. Polymeroptische Fasern (POF) aus Kunststoffen weisen gegenüber optischen Fasern aus Silikatglas sowohl bei der Kurzstreckenkommunikation als auch bei der Beleuchtung und Sensorik eine Reihe von Vorteilen auf. Die ersten POF wurden bereits 1967 von DuPont aus Polymethylmethacrylat (PMMA) entwickelt [1]. Seit Kurzem werden neben PMMA auch einige andere Kunststoffe für die Herstellung verwendet. Hervorzuheben sind Polycarbonat (PC) und thermoplastisches Polyurethan (TPU), aber auch verschiedene Blockcopolymere wie der Fluorkunststoff Cytop von AGC Chemicals und das Cycloolefin-Copolymer Zeonex des amerikanischen Herstellers Zeon [2].

Aufgrund des geringeren Elastizitätsmoduls im Vergleich zu optischen Glasfasern sind POF auch bei großen Faserdurchmessern flexibel und lassen sich daher gut in Textilien integrieren. Darüber hinaus ermöglichen sie eine einfachere Lichteinkopplung und eine bessere Lichtaufnahme. Sie sind außerdem kostengünstiger, einfacher zu handhaben und bieten eine hohe elektromagnetische Störfestigkeit (EMV) [3]. Aufgrund dieser Vorteile sind POF unter anderem für die Kurzstreckenkommunikation in Kraft- und Schienenfahrzeugen, für elektronische Geräte und die Gebäudevernetzung prädestiniert. Außerdem eignen sie sich zur Messung und Überwachung einer Reihe von Umweltparametern wie Druck, Temperatur, pH-Wert, Körperbewegung, Geschwindigkeit, Sauerstoffsättigung und Reibung [4 - 9].

Schmelzspinnen ermöglicht Anpassung verschiedener Fasereigenschaften

Neben der Herstellung mittels Heißziehen und Extrudieren ist das Schmelzspinnen (Bild 1) eines der geeignetsten Verfahren zur Produktion von POF [10]. Aus den erwähnten Polymeren können schmelzgesponnene Fasern mit anpassbarer Faserdämpfung und einstellbarem Härtegrad beziehungsweise einstellbarer Flexibilität erzeugt werden. Durch Anpassung der Prozessparameter und der Düsengeometrie sind verschiedene Faserquerschnitte (kreisrund, quadratisch, trilobal etc.) und Faserdurchmesser möglich.

Neben den erwähnten Einsatzgebieten lassen sich POF aufgrund ihrer Druckempfindlichkeit auch für medizinische Anwendungen wie etwa die Gesundheitsüberwachung und Bewegungsanalyse nutzen. An einer solchen Anwendung arbeiten gegenwärtig das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen (ITA) und der von Siemens geführte Forschungscampus Stimulate in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundvorhaben. Im Projekt „Stimulate“ untersuchen die beiden Entwicklungspartner die Möglichkeit, Körperbewegungen während der medizinischen Bildgebung, etwa bei der Magnetresonanztomografie (MRT) oder der Computertomografie (CT), mittels schmelzgesponnener POF zu überwachen. Durch Bewegungen des Patienten während der Bildgebung kommt es zu deutlichen Artefakten und damit zu unbrauchbaren Scans. Mit genauem Wissen über die Körperbewegungen während der Messung ist jedoch die Umsetzung geeigneter Gegenmaßnahmen möglich, um die Bildqualität wiederherzustellen. Somit kann eine erneute Durchführung der zeitaufwendigen und kostenintensiven Untersuchung vermieden werden.

Die Entwicklungen auf dem Gebiet der POF und die Fortschritte auf dem Gebiet der Sensortechnik haben die Anwendungsgrenzen für die Analyse menschlicher Bewegungen verschoben [9]. Beispielsweise werden derzeit POF zur Bewegungsanalyse in intelligenten Teppichen und als Dehnungsmessstreifen untersucht [11]. Durch die Kombination einer definierten Druckempfindlichkeit und einer gezielten Lichtkopplung ermöglichen sie die Messungen dynamischer Patientenbewegungen [9]. Darüber hinaus macht ihre elektromagnetische Störfestigkeit POF zu idealen Kandidaten für medizinische Anwendungen, insbesondere in MRT, die sehr anfällig für solche Störungen sind.

Die Entwicklung der POF, die die notwendige Druckempfindlichkeit aufweisen, und die Integration der Fasern in Hinblick auf die benötigte Lichtkopplung sind die Schwerpunkte des Stimulate-Projekts. Das technologische Prinzip beruht dabei auf der sogenannten Querkopplung zwischen zwei POF. Im Rahmen des Projekts wird ein Textilgitter entwickelt, das die Grundlage zur Überwachung der Patientenbewegungen und zur Bildkorrektur bei MRT- bzw. CT-Scans liefert.

Das Textilgitter setzt sich aus zwei unterschiedlichen POF-Systemen zusammen. Das erste Fasersystem ist mit einer Lichtquelle verbunden und besteht aus flexiblen, weichen POF. Diese sind nicht konventionell auf dem Markt erhältlich und werden daher im Rahmen des Projekts selber hergestellt. Das erste Fasersystem wird im Folgenden als Antriebsfaser bezeichnet. Das zweite Fasersystem besteht aus PMMA-POF (im Folgenden als Sensorfaser bezeichnet), die niedrig dämpfend und formstabil sind sowie an eine Fotodiode angeschlossen werden. Die Hauptanforderung an die POF ist somit neben der Lichtleitung vor allem die druckkraftinduzierte Querkopplung von Licht zwischen der Antriebs- und der Sensorfaser. Die Abhängigkeit der optischen Eigenschaften von der Druckbeanspruchung des Textilgitters spielt die entscheidende Rolle im zugrundliegenden Wirkprinzip.

Einige interne und externe Einflussfaktoren (Ausgangsmaterialien, Verarbeitungsbedingungen und Fasereigenschaften wie Durchmesser, Querschnitt, Kristallinität etc.) sind bei der Entwicklung der POF und des Textilgitters zu beachten. Dazu haben das ITA und die Hochschule für Telekommunikation Leipzig (HfTL) kürzlich mit Titandioxid (TiO2) dotierte POF mit trilobalem Querschnitt durch Compoundieren und Schmelzspinnen von PMMA produziert [13, 16]. Untersucht wurden auch Strahlungsmuster innerhalb des Querschnitts der schmelzgesponnenen Fasern mittels Raytracing-Simulation [17, 18].

Was bewirken unterschiedliche  Fasereigenschaften?

In einigen anderen Arbeiten zu diesem Projekt entwickelten die Forscher ein 2D-Drucksensorgerät durch Querkopplung zwischen einer Antriebs- und einer Sensorfaser [17, 19, 20]. Für die Experimente wurden TPU- und PMMA-Fasern hergestellt. Es zeigte sich, dass die Unterschiede der Härtegrade zwischen den zwei Fasersystemen entscheidende Parameter für die Erhöhung der Kontaktfläche unter Druck sind. Weiter untersucht wurden auch verschiedene Einflussgrößen wie der Faserquerschnitt, der Kreuzungswinkel und der Druckeinfluss auf die Sensitivität des Aufbaus [17 - 20]. Die Forscher fanden heraus, dass kleinere Kreuzungswinkel eine höhere Querkopplungseffizienz bewirken, während die Druckerhöhung auch die Empfindlichkeit vergrößert. Der mit diesen Erkenntnissen entwickelte prototypische Aufbau wurde anschließend als sensitives 2D-Multitouch-System vorgestellt [17].

In Schmelzspinnversuchen an acht Typen von transparenten TPU von BASF, Covestro und Lubrizol konnten monofile Antriebsfasern mit verschiedenen Durchmessern von 0,2 bis 1 mm (Bild 2) zur Kopplung mit handelsüblichen PMMA-Fasern mit einem Durchmesser von 0,5 mm hergestellt werden. Prozessparameter wie Polymerdurchsatz, Streckverhältnis und Wickelgeschwindigkeit wurden dabei variiert. Für die Herstellung der Antriebsfasern kamen eine Spinnanlage des Unternehmens Fourné Maschinenbau und Spinndüsen von Sossna mit einem L/D-Verhältnis von 4 und einem Kapillardurchmesser von 1 bis 2 mm zum Einsatz.

Passende Kombination aus Antriebs- und Sensorfasern

Die Dämpfungsmessungen an einer Kunststoffplatte zeigten beträchtliche Unterschiede zwischen den Rohmaterialien (Bild 3). Dennoch sind einige der Antriebsfasern in Bezug auf die Dämpfungskoeffizienten und die Flexibilität als Gegenstück für die PMMA-Sensorfaser geeignet. Die Integration ausgewählter Fasern in einen 3D-gedruckten Demonstrator (Bild 4) auf dem Forschungscampus Stimulate durch die Otto-von-Guericke-Universität in Magdeburg zeigte, dass die Druckempfindlichkeit der Antriebsfaser und die Lichteinkopplung in die Sensorfaser entscheidend für das Entwicklungsziel sind.

Ein sehr wichtiger Faktor in dem System ist ebenfalls die Empfindlichkeit beim Messen der eingefangenen Lichtintensität. Daher sollte die Antriebsfaser eine hohe Lichtemission aufweisen, währenddessen die Sensorfaser so viel des emittierten Lichts wie möglich erfassen muss, um dieses in ein transparentes und sicheres Medium zu leiten. Dadurch können die Fotodioden die Lichtintensität erfassen und messen. Die notwendigen optomechanischen Anschlüsse werden so konzipiert, dass sie eine minimale Lichtabsorption und eine hinreichend hohe Leistung aufweisen. Einen geeigneten Ansatz für die Druckerfassung und Bildkorrektur in MRT zeigt Bild 5.

Die im Projekt Stimulate erworbenen Erkenntnisse ebnen den Weg für den Einsatz von POF in der medizinischen Bildgebung. Die Entwicklung basiert auf der Flexibilität transparenter POF und der druckinduzierten Lichtemission von einer Antriebsfaser in eine Sensorfaser durch Querkopplung. Durch die Erfassung der Lichtsignale mit Fotodioden führt das zu einem visuellen Bild. Diese druckinduzierten Messungen dienen anschließend als Eingabedaten für Bildkorrekturalgorithmen in medizinischen Bildgebungsgeräten wie MRT oder CT, da sie die Körperbewegung der Patienten während der Bildgebung wiedergeben. Dieser Ansatz soll in Zukunft mithilfe eines Prototypen des im Projekt entwickelten Textilgitters in anwendungsnahen Tests an medizinischen Bildgebungsgeräten erprobt werden.

[1] Derick B, Synder J. Luminous Textile Products. USA Patent No. 1967;3508589.

[2] Zubia J, Arrue J. Plastic optical fibers: An introduction to their technological processes and applications. Optical fiber technology. 2001;7(2):101–40.

[3] Bunge C-A, Beckers M, Gries T. Polymer Optical Fibres: Fibre Types, Materials, Fabrication, Characterisation and Applications: Woodhead Publishing; 2016.

[4] Guignier C, Camillieri B, Schmid M, Rossi RM, Bueno M-A. E-knitted textile with polymer optical fibers for friction and pressure monitoring in socks. Sensors. 2019;19(13):3011.

[5] Janting J, Pedersen JK, Woyessa G, Nielsen K, Bang O. Small and robust all-polymer fiber Bragg grating based pH sensor. Journal of Lightwave Technology. 2019;37(18):4480–6.

[6] Cheng X, Bonefacino J, Guan B, Tam H. All-polymer fiber-optic pH sensor. Optics express. 2018;26(11):14610–6.

[7] Quandt BM, Boesel LF, Rossi RM. Polymer optical fibres in healthcare: Solutions, applications and implications. A perspective. Polymer International. 2018;67(9):1150–4.

[8] Kam W, O‘Sullivan K, O‘Keeffe M, O‘Keeffe S, Mohammed WS, Lewis E. Low cost portable 3-D printed optical fiber sensor for real-time monitoring of lower back bending. Sensors and Actuators A: Physical. 2017;265:193–201.

[9] Leal-Junior AG, Diaz CA, Avellar LM, Pontes MJ, Marques C, Frizera A. Polymer optical fiber sensors in healthcare applications: A comprehensive review. Sensors. 2019;19(14):3156.

[10] Beckers M, Schlüter T, Vad T, Gries T, Bunge CA. An overview on fabrication methods for polymer optical fibers. Polymer International. 2015;64(1):25–36.

[11] Leal-Junior AG, Frizera A, Marques C, Sanchez MR, Botelho TR, Segatto MV, et al. Polymer optical fiber strain gauge for human-robot interaction forces assessment on an active knee orthosis. Optical Fiber Technology. 2018;41:205–11.

[12] Bunge C-A, Mohr B, Vad T, Beckers M, Gries T, editors. Non-circular side-emitting fibers for directed lighting. Micro-Structured and Specialty Optical Fibres V; 2018: International Society for Optics and Photonics.

[13] Bunge CA, Mohr B, Vad T, Beckers M, Gries T. Fabrication and analysis of side‐-emitting poly (methyl methacrylate) fibres with non‐-circular cross‐-sections. Polymer International. 2018;67(9):1170–8.

[14] Bunge C-A, Kallweit JP, Al Houri M, Mohr B, Bērziòš A, Grauberger C, et al. Textile Multitouch Force-Sensor Array Based on Circular and Non-Circular Polymer Optical Fibers. IEEE Sensors Journal. 2020;20(14):7548–55.

[15] Kallweit J, Bunge C-A, Al-Houri M, Mohr B, Bērziņš A, Grauberger C, et al., editors. Textile Touch-Sensor Array based on Circular and Non-Circular Polymer Optical Fibers. 2019 IEEE International Conference on Flexible and Printable Sensors and Systems (FLEPS); 2019: IEEE.

[16] Bunge C-A, Kallweit J, Colakoglu L, Gries T, editors. Fiber Cross-Coupling Mechanisms in Optical Pressure Sensor Arrays. 2020 IEEE Sensors; 2020: IEEE.

[17] Bunge C-A, Kallweit J, Colakoglu L, Gries T. Analysis of Fibre Cross-Coupling Mechanisms in Fibre-Optical Force Sensors. Sensors. 2021;21(7):2402.

RWTH-Aachen Inst. f. Textiltechnik (ITA) 

https://www.ita.rwth-aachen.de

Ausgabenartikel KU04-22

Bild 1. Im Schmelzspinnverfahren lassen sich POF mit verschiedenen Faserdurchmessern und -querschnitten herstellen.

Bild 2. Lichtmikroskopische Aufnahmen vom Querschnitt schmelzgesponnener POF: Die schmelzgesponnenen POF aus dem TPU Elastollan 1180 von BASF (links) verfügen über eine Dichte von 1,08 g/cm3 und wurden bei einem Polymerdurchsatz von 5,6 g/min mit einer Spinndüse mit einem Kapillardurchmesser von 1,5 mm, bei einem Verstreckungsverhältnis von 1 und einer Aufwickelgeschwindigkeit von 23 m/min gefertigt. Die schmelzgesponnenen POF aus dem TPU Desmopan 9385 von Covestro (rechts) besitzen eine Dichte von 1,18 g/cm3 und wurden bei einem Polymerdurchsatz von 4,8 g/min mit einer Spinndüse mit einem Kapillardurchmesser von 1 mm, bei einem Verstreckungsverhältnis von 2 und einer Aufwickelgeschwindigkeit von 23 m/min hergestellt.

Bild 3. Die Dämpfungsmessung offenbart große Unterschiede bei den Materialien. Ausgewählt wurden die Materialien 1160A (BASF) und 3360A (Covestro) aufgrund der geringeren Dämpfung und Abweichungen.

Bild 4. Schematische Ansicht des 3D-gedruckten Demonstrators: Wichtig für ein gutes Messergebnis sind die Druckempfindlichkeit der Antriebsfaser und die Lichteinkopplung in die Sensorfaser sowie die Empfindlichkeit beim Messen der eingefangenen Lichtintensität.

Bild 5. Endgültiger Ansatz des Projekts zur Bildkorrektur: Über die in das MRT integrierte POF-Druckmessmatte lassen sich die Bewegungen des Patienten genau erfassen.

KU 4-22_ITA_Pursche - Hauptartikel

Dr. Mohammadreza Naeimirad ist Research Fellow an der RWTH-Aachen; <a href="mailto:m.naeimirad@razi.ac.ir">m.naeimirad@razi.ac.ir</a> Mark Pätzel, M. Sc., ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen. Er arbeitet dort an der Herstellung und Verarbeitung von optischen Polymerfasern; <a href="mailto:mark.paetzel@ita.rwth-aachen.de">mark.paetzel@ita.rwth-aachen.de</a> Alexander Warsch ist Student an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (OVGU). Dr. Franz Pursche arbeitet seit 2020 als Bereichsleiter der Gruppe Monofilamenttechnologie an der RWTH-Aachen; <a href="mailto:franz.pursche@ita.rwth-aachen.de">franz.pursche@ita.rwth-aachen.de</a> Jan Kallweit, M. Sc., ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am ITA und arbeitet dort an der Herstellung und Verarbeitung von optischen Polymerfasern. Robert Kowal, M. Sc., arbeitet seit 2020 als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der OVGU in der Hardwareentwicklung für die interventionelle Magnetresonanztomographie. Dr. Enrico Pannicke ist seit 2018 Gruppenleiter an der OVGU. Prof. Thomas Gries ist seit 2000 Direktor des ITA.

Die Forschungsarbeit wird teilweise durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Forschungscampus Stimulate unter den Förderkennzeichen 13GW0473A und 13GW0473E gefördert. Die Autoren bedanken sich für die Unterstützung.