Zukünftig wird das Geschäft mit Polyurethan (PUR) stark von der Digitalisierung und dem Aufbau geschlossener Stoffkreisläufe geprägt sein.

In China wird erstmals ein PUR-Harz kommerziell für die Herstellung glasfaserverstärkter Windrotorblätter genutzt

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Polyurethan (PUR)

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe.de

Schaumstoffe und Vorprodukte

Kunststoff Werkstoffe

Schaumstoffe

Polyurethan-Schaumstoffe (PUR)

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Standardkunststoffe

Thermoplaste

Polyurethan

Absatz erreicht 20 Mio. Tonnen

Mit dem „Bayerischen Energiepreis“ zeichnet der Freistaat Bayern alle zwei Jahre herausragende Leistungen rund um das Thema Energie aus. Die Kurtz GmbH durfte in einer feierlichen Übergabe die Hauptpreisauszeichnung aus acht Preisträgerkategorien entgegennehmen.

Chemiefreies Recycling und Energieeinsparung bis zu 90%: Kurtz Wave Foamer mit Radiofrequenz-Technologie

Partikelschäumen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Thermisches Fügeverfahren

Verbindungstechnik Verfahren

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Energieeffizienz

Fügen / Verbinden

Fertigungsautomation

Anlagen / Systeme

Kurtz Ersa erhält den Bayerischen Energiepreis 2020

Die Betrachtung der Diisocyanate unter REACH ist abgeschlossen. Die Details zum europäischen Verfahren hat der FSK mit der Neuauflage seines REACH-Leitfadens zu Diisocyanaten aufbereitet.

Der Leitfaden des FSK und der ISOPA/ALIPA informiert über den Ablauf des REACH-Verfahrens, den derzeitigen Stand und gibt Antworten auf häufige Fragen

Verbände, Institutionen, Messen

Dienstleistungen

Neue Restriktion im Umgang mit Diisocyanaten

Gewichts- und Kosteneinsparungen sind in der Luftfahrt stark gefordert. Das gilt nicht nur für verbaute Komponenten, sondern auch für Nutzgegenstände wie Tabletts. Eine Möglichkeit, das Gewicht zu reduzieren, stellen Polymerschäume dar. Allerdings lässt bei ihnen oft die Oberflächengüte zu wünschen übrig. Mit den richtigen Anpassungen können jedoch hochwertige Oberflächen erzeugt und auch noch die Ökobilanz deutlich verbessert werden.

Die Tabletts der Lufthansa bestehen gegenwärtig aus ABS. Durch ein geschäumtes PP-Compound können die Kosten verringert und die Ökobilanz verbessert werden

Polypropylen-Integralschaum ersetzt ABS

Schaumspritzgießen

Spritzgießen

Compound

Kunststoffe, biobasiert

Biokunststoffe

Kunststoffe

Photonik

Optik

Polypropylen-Compound

Polypropylen

Kunststoffe, bioabbaubar

Mit geringerem CO2-Fußabdruck  servieren

Duroplaste bestechen durch ihre mechanische Stabilität, gute Medienbeständigkeit und flammhemmende Wirkung. Gegenüber Hochleistungsthermoplasten weisen sie allerdings meist eine höhere Dichte auf und erhöhen damit bei einer direkten Substitution das Bauteilgewicht. Duroplastschäume könnten dieses Problem lösen, bisher gibt es jedoch noch kein serienreifes Verfahren für deren Herstellung im Schaumspritzgießen. Zwei dafür mögliche Verfahren wurden nun im Projekt FoamSet entwickelt.

Bild 4. Duroplast-Schaum aus einem atmenden Werkzeug: Die Kunststoffmatrix erscheint in hell, die Schaumporen in Schwarz. Gut zu erkennen ist die Abgrenzung zwischen Randschicht und geschäumtem Kern  

Schaumspritzgießen von Duroplasten

Duroplast-Spritzgießen

Duroplaste

Verfahren zum Duroplast-Schäumen

Im Gegensatz zu Thermoplasten werden Duroplaste selten geschäumt. Das liegt unter anderem daran, dass bisher noch wenige serienreife Verfahren zur Herstellung von Duroplastschäumen existieren. Auch beim Schaumspritzgießen fehlt ein solches bisher. In einem Forschungsprojekt wurde nun ein derartiges Verfahren entwickelt und auch untersucht, wie sich die Struktur des Schaums gezielt einstellen lässt.

Teil 2 des Artikels beschäftigt sich mit Designparametern für das Schaumspritzgießen von Duroplasten

Duroplastische Werkstoffe

Duroplastschäume nach Maß

Eine simultane Extrusion von Polyvinylchlorid-Profilen mit PS-Schaumkern ist aufgrund der unterschiedlichen Verarbeitungsbedingungen herausfordernd und wurde bisher nicht durchgeführt. Am Kunststoff-Zentrum SKZ wurde nun eine Versuchsanlage zur Erforschung dieses Verfahrens aufgebaut.

Frontalansicht des Extrusionswerkzeugs mit Rahmenheizkörper: Das Werkzeug kombiniert die PVC-Profilextrusion mit der PS-Schaumextrusion 

Verfahren zur kombinierten Extrusion von Fensterprofilen mit Schaumkern

Extrusion

PVC-Profile

Polystyrol

Polyvinylchlorid

Dichtungsschäumen

Rohr- und Profilextrusion

Extrudieren und Schäumen  in einem Schritt

Ein großer Teil des Kunststoffabfalls im Meer stammt von der maritimen Industrie. Das dänische Unternehmen Plastix recycelt solche alten Fischernetze und Seile. Das hergestellte Granulat wird unter anderem zur Herstellung von expandiertem Polypropylen (EPP) verwendet.

11 % der Kunststoffabfälle im Meer stammen aus der maritimen Industrie. Für das Recycling der alten Fischernetze und Seile ist eine genaue Sortierung sehr wichtig 

Aus maritimen Kunststoffabfällen wird expandiertes Polypropylen

Kunststoff-Aufbereitung

Recycling

Umweltmanagement

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Rezyklat

Vom Fischernetz zum Partikelschaum

Schaumspritzgießen ist ein Verarbeitungsverfahren zur Serienproduktion von geschäumten Kunststoffteilen, welches ein zunehmendes Interesse und Verwendung in der Industrie erlangt. Jedoch sind die Anwendungen aufgrund unzureichender Kenntnisse der Prozessführung und der mechanischen Eigenschaften, der begrenzten Nutzung des Leichtbaupotentials sowie eingeschränkter Oberflächenqualitäten begrenzt. Alle diese Nachteile sind mit der Zellstruktur verbunden. Die Strukturmerkmale wie Randschichtdicke, Zellgröße, Dichte und Homogenität werden während des Verfahrens ausgebildet. Daher ist die Kontrolle der Zellbildungsmechanismen der Schlüssel, um den Einschränkungen entgegenzuwirken und die mechanischen Eigenschaften zu optimieren.

Spritzgießsimulation

Software

Simulation

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Controlling cellular structure in thermoplastic foam injection molding – influence of processing and mold technologies

JSP International hat die Markteinführung des Schaumstoffs Arplank in Europa bekannt gegeben. Bei diesem handelt es sich um einen hochelastischen, geschlossenzelligen Schaumstoff aus expandiertem Polyethylen (EPE).

Leichter als herkömmliche Verpackungsmaterialien und zu 100 % recycelbar – so kündigt JSP International seinen neuen Schaumstoff Arplank an

Verpackungsmaterial

Logistik

Polyethylen

Geschäumte Verpackungen mit  Recyclinganteil

Bioschäume kombinieren die Vorteile von Biokunststoffen und Polymerschäumen. Doch welche Kunststoffe und Schaumverfahren stehen für deren Herstellung gegenwärtig überhaupt zur Verfügung? Ein Überblick über den aktuellen Stand bei Bioschäumen.

Materialüberblick Bioschäume

Kombiniert zu höherer Nachhaltigkeit

Neben einer einfachen und kostengünstigen Fertigung von Kunststoffbauteilen rückt zunehmend auch deren CO<sub>2</sub>-Fußabdruck und Recyclingfähigkeit in den Fokus. Für die Herstellung von Sichtbauteilen mit angenehmer Haptik wird deshalb nach Alternativen in der Produktion gesucht.

Schäume aus TPE verfügen über eine angenehme und weiche Oberfläche. Mit einem entsprechenden Produktionsverfahren lassen sie sich außerdem effizient herstellen und bieten dadurch Vorteile bei der Klimabilanz.

Fertigung von weichen Sichtbauteilen in einem einstufigen Prozess

Thermoplastische Elastomere

Kfz-Elektronik

Elektronik

Mit Hochdruck zum perfekten Schaum

Ein Großteil des Gremiums wurde wiedergewählt, aber es gibt auch neue Gesichter beim Fachverband Schaumkunststoffe und Polyurethane e. V. (FSK).

Die Wahl es neuen FSK-Vorstands fand in einer Online-Sitzung Ende Januar statt.

Verbände

FSK wählt neuen Vorstand

Die Lokalisierung des technischen Supports und der Produktentwicklung in Europa ist der nächste Schritt des Unternehmens bei der Geschäftsexpansion seiner Hochleistungs-Partikelschaumstoffe der SunForce-Familie.

Asahi Kasei Europe hat in seinem Düsseldorfer Forschungs- und Entwicklungszentrum ein Labor für geschäumte Kunststoffe eröffnet.

Technische Kunststoffe

Asahi Kasei Europe eröffnet Schaumstofflabor in Düsseldorf

Nach Akro-Plastic, AF-Color, Bio-Fed und PolyComp, die Ende 2021 zertifiziert wurden, folgen jetzt die Unternehmen der K.D. Feddersen Holding.

Kreislaufwirtschaft

Unternehmen der Feddersen-Gruppe zertifiziert

Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer Cluster of Excellence Programmierbare Materialien CPM entwickeln programmierbaren Materialien und bringen sie gemeinsam mit Industriepartnern zur Marktreife.

Programmierbare Materialien sind wahre Formwandler. Auf Knopfdruck ändern sie kontrolliert und reversibel ihre Eigenschaften und passen sich selbstständig an neue Gegebenheiten an. Entwickelt werden solche Formkünstler unter anderem im Fraunhofer Cluster of Excellence Programmierbare Materialien.

Zahlreiche Menschen weltweit sind von Bettlägerigkeit betroffen – sei es durch Krankheit, Unfall oder Alter. Da sie sich oftmals nicht von allein bewegen oder drehen können, kann es zu einem sehr schmerzhaften Wundliegen kommen.

Mit Materialien, deren Form und mechanische Eigenschaften sich an jeder Stelle programmierbar ändern lassen, soll das Wundliegen künftig vermieden werden. Beispielsweise könnte die Härte und Steifigkeit von Matratzen, die aus programmierbaren Materialien hergestellt wurden, in jedem beliebigen Bereich per Knopfdruck eingestellt werden.

Darüber hinaus verformt sich die Unterlage selbstständig so, dass ein hoher Druck an einer Stelle auf eine größere Fläche verteilt wird. Das Bett wird dort, wo es drückt, automatisch weicher und elastischer. Zusätzlich können Pflegekräfte gezielt ein ergonomisches Liegen patientenspezifisch einstellen.

Doch wie lassen sich Materialien überhaupt programmieren? „Wir haben grundsätzlich zwei Stellschrauben: Das Grundmaterial – im Falle der Matratzen thermoplastische Kunststoffe, für andere Anwendungen metallische Legierungen, auch Formgedächtnislegierungen – und insbesondere die Mikrostruktur“, erläutert Dr. Heiko Andrä, Themenfokussprecher am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Es ist eines der sechs Kerninstitute des Fraunhofer Fraunhofer Clusters of Excellence Programmierbare Materialien CPM.

„Die Mikrostruktur der sogenannten Metamaterialien setzt sich aus einzelnen Zellen zusammen, die wiederum aus Strukturelementen wie kleinen Balken und dünnen Schalen bestehen“, so Andrä. Während die Größe der einzelnen Zellen und ihrer Strukturelemente bei herkömmlichen zellulären Materialien wie Schäumen zufällig variiert, ist sie bei den programmierbaren Materialien zwar auch variabel, jedoch genau festgelegt – sprich programmiert. Die Programmierung erfolgt beispielsweise so, dass Druck an einer bestimmten Position zu gewünschten Formänderungen an anderen Stellen der Matratze führt, um etwa die Auflagefläche zu vergrößern und die Körperzonen optimal zu stützen.

Anwendungen von Medizin bis Weltraumforschung

Welche Formänderung das Material aufweisen soll und auf welche Reize es reagiert – mechanische Belastung, Wärme, Feuchte oder auch ein elektrisches oder magnetisches Feld – lässt sich ebenfalls über die Wahl des Materials sowie seine Mikrostruktur bestimmen. »Die Programmierbaren Materialien ermöglichen es, Gegenstände an die jeweilige Anwendung oder Person anzupassen und die Dinge somit multifunktionaler zu nutzen als bisher. Sie müssen also nicht so oft ausgetauscht werden. Insbesondere vor dem Hintergrund des Ressourcenverbrauchs ist das interessant«, sagt Franziska Wenz, stellvertretende Themenfokussprecherin am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, ebenfalls eines der Kerninstitute des Fraunhofer CPM. Zudem lässt sich ein Mehrwert schaffen, in dem man Gegenstände an die individuellen Bedürfnisse der Nutzerinnen und Nutzer anpasst.

Ein einzelnes Material kann komplette Systeme aus Sensoren, Reglern und Aktuatoren ersetzen. Das Ziel des Fraunhofer CPM ist durch Integration der Funktionen in das Material die Komplexität von Systemen zu senken und den Einsatz von Ressourcen zu reduzieren. »Wir haben bei der Entwicklung der programmierbaren Materialien stets das industrielle Produkt mit im Blick, so berücksichtigen wir unter anderem die Serienfertigung und die Materialermüdung«, sagt Wenz. Auch laufen bereits erste konkrete Pilotprojekte mit Industriepartnern.

Das Forscherteam erwartet, dass die programmierbaren Materialien zunächst einzelne Komponenten in bereits bestehenden Systemen ersetzen werden oder in speziellen Anwendungen genutzt werden – etwa bei medizinischen Matratzen, Sitzen, Schuhsohlen und Schutzbekleidung. »Schrittweise könnte sich dann der Anteil an programmierbaren Materialien erhöhen«, schätzt Andrä. Schließlich lassen sich diese überall einsetzen – sowohl in Medizin- und Sportartikeln, in der Softrobotik wie auch in der Weltraumforschung.

Fraunhofer ITWM  

https://www.itwm.fraunhofer.de

Oben: Die Steifigkeit und Formänderung kann durch die Strukturierung einer Folie lokal eingestellt werden. Unten: Die Stapelung verschieden hoher Folien erlaubt die Erzeugung eines programmierbaren Materials.

Links: Einheitszelle aus Strukturelementen, Mitte: Aufbau des Materials aus vielen Zellen, Rechts: 3D-gedruckter Demonstrator

2023-01-09 - Fraunhofer ITWM

Programmierbare Materialien: Mechanik und Transport nach Wunsch

Werkstoffen neue Fähigkeiten verleihen? Wie das funktioniert, untersuchen wir in verschiedenen Projekten zum Thema »Programmierbare Materialien«. Dabei wird nicht nur das Material als solches verändert, sondern seine innere Struktur, die Mechanik oder auch der Transport.

Durch neue Fertigungsverfahren ist es möglich, gezielt Strukturen im Mikrometerbereich herzustellen. Dazu werden beispielsweise additive Verfahren wie 3D-Druck verwendet. Damit stellt eine Ingenieurin oder ein Ingenieur nicht nur durch die äußere Form, sondern auch durch die innere Mikrostruktur gezielt die Bauteileigenschaften ein. Wir gehen gemeinsam mit anderen Fraunhofer-Instituten noch einen Schritt weiter und definieren in derartigen Mikrostrukturen mehrere Zustände und schalten zwischen ihnen durch einen äußeren Impuls um.

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