Forschungsprofilierung und Transfer an der WHZ

PolyConnect - Leichtmetall-Polymer-Verbunde - Neue Konzepte zur Herstellung hybrider Verbundstrukturen auf Basis von Polymeren und Metallen

Projektlaufzeit:

06/2015 - 06/2017

Projektleitung (Fakultät):

Herr Prof. Dr. Christian Rupprecht (Automobil- und Maschinenbau)

Kontakt:

Herr Prof. Dr. Christian Rupprecht

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Fördermittelgeber:

SMWK

Situation

Im geplanten Forschungsvorhaben werden neue Technologien zur Herstellung von Metall-Polymer-Verbunden entwickelt und untersucht. Ziel des Projekts ist die Erforschung hybrider Werkstoffsysteme mit speziellen funktionalen Eigenschaften, insbesondere einer definierten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit sowie sehr guten Schirmdämpfungseigenschaften für Anwendungen in Hochtechnologiebereichen wie der Elektromobilität und der Medizintechnik. In diesen Branchen werden klassische Konstruktionswerkstoffe zunehmend durch Mischbauweisen bzw. oberflächenbehandelte Kunststoffe substituiert. In diesem Zusammenhang steht die Fertigung vor zahlreichen neuen Herausforderungen, wie:

  • Erhöhung des Anteils umweltfreundlicher Materialien (Verbesserung der Ökobilanz)
  • Beschichten von Polymeren mit Metallen (Bislang haben sich nur ausgewählte, größtenteils sehr aufwendige Beschichtungsverfahren etabliert, die eine in-tensive Vorbehandlung der Polymere erfordern)
  • Verbesserung der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit von Polymeren (Das konventionelle Eigenschaftsprofil ist für viele Anwendungen unzureichend)
  • Instandhaltung und Recycling von hybriden Verbundbauteilen (Da wenige Konzepte für wiederlösbare Fügeverbindungen existieren, ist häufig die Zerstörung beider Fügepartner notwendig -> hoher Aufwand, schlechte Ökonomie)

Aufgabe

Um den genannten Forderungen gerecht zu werden, sind im Kooperationsprojekt der Fachbereiche Kunststofftechnik, Fügetechnik und Elektrotechnik der WHZ neue, ganzheitliche Prozessketten zur Bauteil- bzw. Halbzeugherstellung zu entwickeln. Bislang weitestgehend unerforschte Themen, wie Metall-Polymer-Verbundstrukturen auf Basis von Biopolymeren (Polymere aus überwiegend biogenen Bestandteilen), Hochleistungskunststoffe mit Mischgefügen aus Polymer und Metall sowie das Verbinden konventionell schlecht fügbaren Polymerarten (bspw. Thermoplaste mit Duromeren) unter Zuhilfenahme metallischer Haftvermittler finden dabei Berücksichtigung. Im Detail sollen zwei Teilprojekte bearbeitet werden, die sehr eng miteinander verzahnt sind.

I. Metallisierte Polymere für elektrische Anwendungen
II. Thermisches Fügen von Polymeren

Diese Forschungsgebiete eröffnen den Antragstellern neue, zukunftsorientierte Arbeitsfelder, die sowohl technologisch, als auch für die Hochschule bedeutungsvoll sind, da gesellschaftliche, politische und umweltbezogene Leitthemen adressiert werden:

  • Umweltfreundliche Werkstoffe
  • Ressourcenschonende und energieeffiziente Fertigung
  • Funktionsorientierter Leichtbau und Leistungssteigerung von innovativen Produkten
  • Neue Anwendungen in modernen Hochtechnologiebranchen (Medizintechnik, E-Mobilität)
  • Nachhaltigkeit durch Instandhaltung und Recycling

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Anhang

Bild 1 zur Aufgabe: Logo SMWK