„Check and Relax“

Kompetenzen und technische Anwendungen

Zuverlässige Anwendungen für morgen erfordern Expertenwissen von heute. Der Bereich “Kunststoffe und Composite für Strukturanwendungen“ unterstützt Ihre Forschung und Entwicklung nicht nur am Puls der Technik, sondern sorgt auch für zukunftsorientierte und nachhaltige Lösungen. 

Unser erfahrenes Forschungsteam setzt sich aus international anerkannten Experten mit umfangreichem Knowhow sowie jungen innovativen Wissenschaftlern zusammen und zeichnet sich durch eine enge Kooperationen mit Universitäten und jahrelanger Zusammenarbeit mit einschlägigen Industriepartnern aus. Die Themenschwerpunkte liegen dort, wo Langlebigkeit, Integrität und Sicherheit von Strukturbauteilen aus Kunststoffen gefordert sind. 

Ausgehend von den Grundlagen der Polymerchemie spannt sich unser Blickwinkel über die Einflüsse der Kunststoffverarbeitung, den Materialeigenschaften am Prüfkörper bis hin zum maßgeschneiderten Bauteil mit seinen speziellen Anforderungen der jeweiligen Anwendung. Unsere mehr als zehnjährige Erfahrung reicht von faserverstärkten Kunststoffen für Automobil und Luftfahrt, über den Einsatz von technischen Thermoplasten in mechanischen Anwendungen wie Wälzelemente und Zahnräder, bis hin zu Kunststoffen in Geomembran- und Rohranwendungen mit geforderten Mindestlebensdauern von hundert Jahren. Der Charakterisierung und Lebensdauerabschätzung von Bauteilen aus Recyclingmaterialien und Naturfaserverbunden wird dabei besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Weitere Schwerpunkte liegen auf Bauteileigenschaften aus neuen Fertigungstechnologien wie Additive Manufacturing oder auch der Entwicklung alternativer und zuverlässiger Klebe- und Reparaturverfahren für Strukturbauteile aus Composites. Unsere modernst ausgestatteten Prüflaboratorien ermöglichen uns hierzu eine umfassende und über Normverfahren weit hinausgehende Werkstoffprüfung. Wir entwickeln auch gerne maßgeschneiderte Prüfmethoden, um Ihre speziellen Herausforderungen mit dem spannenden Werkstoff Kunststoff zu meistern.

Wissenschaftlicher Ansatz

Für die erfolgreiche Verwendung von Kunststoffen ist die Kenntnis von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von der Verarbeitung bis hin zum Bauteil unter unterschiedlichen Blickwinkeln sowohl unter quasi-statischer, als auch unter Ermüdungs- und Impactbelastung von entscheidender Bedeutung. So steht bei Faserverbundwerkstoffen die strukturelle Integrität und Beständigkeit von geklebten Reparaturen mit speziellem Fokus auf die chemische Funktionalisierung von CFK-Oberflächen ebenso im Mittelpunkt, wie das Deformations- und Versagensverhalten von CFK-Sandwichstrukturen mit geschlossenzelligen Polymerhartschaumkernen. Weitere Schwerpunkte werden auf das noch weitestgehend unerschlossene Thema des Ermüdungsverhaltens von naturfaserverstärkten Kunststoffen, sowie dem Einfluss von Prozessparameter auf das Werkstoffverhalten faserverstärkter und unverstärkter Hochleistungspolymere bei generativer Fertigung gelegt. Neben Standardverfahren der morphologischen und strukturellen Werkstoffprüfung existiert vor allem im Bereich SAXS/WAXS umfangreiche Erfahrung in der Charakterisierung technischer Thermoplaste. Die Untersuchung des Einflusses von Desinfektionsmittel wie Chlordioxid oder Natriumhydroxid auf das Alterungsverhalten von Kunststoffen stellt eine besondere Kompetenz der, wofür eine eigens entwickelte Auslagerungsanlage zur Gewährleistung konstanter Medienbedingungen zu Verfügung steht.

Die bruchmechanische Werkstoffprüfung von Kunststoffen stellt eine in diesem Umfang einzigartige Kompetenz dar. Bei Kenntnis erforderlicher Materialeigenschaften und unter Berücksichtigung relevanter Randbedingungen wie z.B. Eigenspannungen, ist eine anwendungsorientierte Lebensdauerabschätzung von Strukturbauteilen möglich. Die entwickelten bruchmechanischen Konzepte werden z.B. zur Abschätzung der Nutzungszeiten von Kunststoffrohren verwendet, wobei auch die Auswirkung von Recyclingmaterial auf die Lebenszeit von Interesse ist. Neben traditionellen Prüfverfahren kommt hierbei auch der am PCCL entwickelte und mittlerweile international genormte Cracked Round Bar Test zum Einsatz. 

Die wissenschaftliche Anerkennung des beschriebenen Forschungsbereichs spiegelt sich in zahlreichen peer-reviewed Publikationen und Präsentationen an internationalen Konferenzen wie z.B. International Conference on Composites (ICCM), European Conference on Composite Materials (ECCM), Plastic Pipes Conferene, Fracture of Polymers, Composites and Adhesives (ESIS TC4) und Mechanics of Time-Dependent Materials Conference wider. Die kontinuierliche Vernetzung zu global aktiven Forschungseinrichtungen und die Teilnahme an Fachausschüssen und Gremien wie Society for the Advancement of Materials and Process Engineering (SAMPE), International Organization for Standardization (ISO) oder Society of Plastic Engineers (SPE) ergänzen die umfassende Anerkennung der betreuten Forschungsgebiete.

Arbeitsgruppen

„Technische Kunststoffe“ (geleitet von Dipl.-Ing. Dr. Michael Berer)

„Verbundwerkstoffe“ (geleitet von Dipl.-Ing. Dr. Markus Wolfahrt)