Aktuelle Forschungsprojekte

Als An-Institut arbeitet die GFTN eng mit den Fachbereichen der Hochschule Darmstadt und anderen Instituten zusammen. Vor allem mit den Fachbereichen Bauingenieurwesen, Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Maschinenbau und Kunststofftechnik werden regelmäßig gemeinsame Forschungsvorhaben durchgeführt. Die Bandbreite reicht hierbei von direkt abgewickelten Industrieprojekten bis hin zu staatlich geförderten Kooperationsprojekten (bspw. ZIM).

Tempern und Schweissen von PMMA mit HF-Technologie

In der Industrie spielt Zeit eine wichtige Rolle, bei jedem Verfahren sollen die Zykluszeiten minimiert und Energie eingespart werden. Um dies zu erreichen müssen die verschiedenen Fertigungsschritte analysiert und optimiert werden. Deshalb soll zur Nachbehandlung und Weiterverarbeitung von PMMA-Platten ein Verfahren entwickelt werden, dass durch die Verwendung von Hochfrequenztechnik die Zykluszeit minimiert und die hohen Energiekosten senkt. Aktuell werden Platten in einem Umluftofen getempert, was je nach Plattendicke mehrere Stunden dauern kann. Bei der Weiterverarbeitung werden die Platten aktuell mit einem lösemittelhaltigen Klebstoff miteinander verklebt.
Projektziel ist es eine Temper-Einheit und eine Verschweiß-/Klebeeinheit zu entwickeln, in denen thermoplastische Platten dielektrisch erwärmt werden. Die PMMA-Platten sollen in einem HF-Durchlaufofen erwärmt werden und somit zu einem besseren Abbau der Eigenspannungen und zur Planlage beitragen. Parallel zum Tempern soll eine Anlage entwickelt werden, die PMMA-Platten an den vordefinierten Randflächen anschmilzt, um ein Verschmelzen/Verkleben mit weiteren PMMA-Platten zu gewährleisten. Dies soll das Verkleben durch lösemittelhaltige Klebemittel ersetzen um einen besseren Arbeitsschutz, geringere Ausschussrate sowie höhere Verarbeitungsqualität des Endprodukts zu gewährleisten.

Laufzeit:

09/2019 – 11/2021

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Martin Müller-Roosen

Mitarbeiter:

Antje Ludanek, M. Eng.; Dr.-Ing. Alexander Knieper; Martin Bumb; B.Eng.

Projektpartner:

Mobitec Kottmann und Berger GmbH; Bröking-Plastex GmbH & Co. KG

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

ZF4104914FH9

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.

Belagbildung unter Betriebsbeanspruchungen

Die Belagbildung an Maschinen- und Werkzeugoberflächen ist ein Phänomen, das aufgrund resultierender Stippen im Kunststoffbauteil allzu oft in Produktionsunterbrechung und Ausschuss endet. Bis heute existiert zur Vermeidung keine verlässliche und zuverlässig wirksame Abhilfemaßnahme. Ein Grund für Beläge sind Eisen-Ionen, die in den Kunststoff diffundieren und dort mit den Kunststoffketten wechselwirken. Um der Belagbildung entgegenzuwirken werden in der Praxis häufig dünne Beschichtungen auf die Stahloberflächen aufgebracht, die auch als Barriereschicht zur Vermeidung der Eisen-Ionen-Diffusion dienen. Die Wirksamkeit dieser Beschichtungen hängt jedoch auch von deren Intaktheit ab. Welchen Einfluss thermomechanische Betriebsbeanspruchungen auf die Beschichtungen ausüben, soll im aktuellen Forschungsvorhaben geklärt werden. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei der Bildung und Wirkung von Mikrorissen in den Beschichtungen. Letztlich sollen sich geeignete Richtlinien und Handlungsempfehlungen ableiten lassen, die die Auslegung der Komponenten hinsichtlich zulässiger Deformation und ausreichender Duktilität umfassen, sowie Empfehlungen zu Reinigungsprozessen.

Laufzeit:

01/2019 - 12/2020

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Wieser

Mitarbeiter:

Philipp Seeger, M.Eng.

Projektpartner:

Institut für Energieforschung und Physikalische Technologien, TU Clausthal & Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren, TU Clausthal

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

IGF - Industrielle Gemeinschaftsforschung

Förderkennzeichen:

20333 N / 2

Dieses IGF-Vorhaben der Forschungsgesellschaft Kunststoffe e.V. (FGK) wird gefördert über das Forschungsnetzwerk Mittelstand (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi).

Ermittlung der Eigenschaften von PCC-Compounds mittels Screening-Methode und mechanischer Prüfungen

In diesem vom BMWi geförderten ZIM-Projekt soll ein Compound aus Polyamid und präzipitiertem Kalziumkarbonat (PCC) entwickelt werden, welches gegenüber bestehenden Compounds erhöhte mechanische Kennwerte und einen hohen Weißheitsgrad aufweist. Dazu sollen die Kristallmodifikation des Kalziumkarbonats, die Morphologie der PCC-Partikel und die Beschichtung der Partikel geeignet gewählt werden. Für die Prüfung der vorwiegend mechanischen Eigenschaften soll eine Screeningmethode entwickelt werden, bei der Kratzprüfungen an Extrudatsträngen Aufschluss über z.B. E-Modul und Streckspannung geben können. Hierzu soll auch die Simulation des Kratzexperiments beitragen. Ein zweiter Forschungsschwerpunkt betrifft die Entwicklung einer Prüfmethode und eines Probekörpers, durch die mit Hilfe der digitalen Bildkorrelation für die lokale Dehnungsmessung und die Kopplung mit FEM-Simulationen mehr Materialdaten in kürzerer Zeit im Vergleich zu Experimenten nach Norm gewonnen werden können. Beide Methoden werden bei erfolgreicher Entwicklung also schneller im Entwicklungszyklus Tendenzen erkennen lassen bzw. schneller und mit weniger Materialeinsatz vollständige Materialkarten liefern.

Laufzeit:

06/2019 - 05/2021

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Martin Moneke

Mitarbeiter:

Jasmina Germann, B.Eng., Timo Bensing, M.Sc.

Projektpartner:

Granula Polymer GmbH

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

ZF4104911VS9

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.

Entwicklung eines hochleistungsfähigen Rotationswärmetauschers aus PET

Das Forschungsprojekt Rotationswärmetauscher aus PET findet in Kooperation zwischen der Gesellschaft zur Förderung technischen Nachwuchses GFTN e. V., Darmstadt und der Firma Klingenburg GmbH statt. Ziel der Forschungsarbeit ist es, eine Speichermasse aus Polyethylenterephthalat herzustellen. Diese soll die vielfältigen Eigenschaften von Kunststoffen gezielt nutzen um eine leistungsstärkere Alternative zu Wärmetauschern aus Aluminium bieten zu können. Mit einem Wirkungsgrad von bis zu 90 % soll die Speichermasse effizienter als seine Vorgänger werden. Neben der Leistungseffizienz ist der Wärmetauscher Recycelbar und damit wiederverwertbar. Somit wird eine innovative nachhaltige Alternative geschaffen, die zukunftsorientierte Lösungen bietet.

Laufzeit:

09/2018 - 08/2020

Projektleitung:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Schröder

Mitarbeiter:

Johann Ganzwind, M.Eng., Sophie Dolata, B.Eng., Fabian Nebel, B.Eng., Markus Hammermeister, B.Eng.

Projektpartner:

GFTN, Gesellschaft zur Förderung technischen Nachwuchses Darmstadt e.V., Klingenburg GmbH

Mittelgeber:

BMWi - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Förderprogramm:

ZIM - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Förderkennzeichen:

ZF4094203CL8

  • Nebel, F., Dolata, S., Schröder, T.: Rotationswärmetauscher aus Polyethylenterephthalat PET als nachhaltige Alternative zu Aluminium. Tagungsbeitrag. 15. Darmstädter Kunststofftag, Darmstadt, 29.06.2018. ISBN 978-3-00-059530-1
  • Langendorf, M., El Jaouhari, I., Schröder, T.: Entwicklung einer PET-Materialrezeptur für den Einsatz als Speichermasse in Rotationswärmetauschern. Tagungsbeitrag. 15. Darmstädter Kunststofftag, Darmstadt, 29.06.2018. ISBN 978-3-00-059530-1
  • Schröder, T., Dolata, S., Hammermeister, M., Nebel, F.: Rotationswärmetauscher aus Polyethylenterephthalat (PET) als nachhaltige Alternative zu Aluminium. Tagungsbeitrag. Technomer 2019, Chemnitz, 07.-08.11.2017. ISBN 978-3-939382-14-0

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" gefördert.