Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Intelligente Kunststoffe in Echtzeit prüfen

04.11.2013
Zusätze in Nanogröße schützen Kunststoffe vor Kratzern und Flammen oder lassen sie antibakteriell wirken. Dafür muss die Verteilung der Partikel innerhalb der Kunststoffmischung exakt stimmen. Ein neues Messgerät überprüft das jetzt in Echtzeit.

Funktionale Bauteile aus Kunststoff begegnen uns zum Beispiel, wenn wir die Tür unseres Kühlschranks öffnen. Die dort verbauten Materialien sind nicht nur pflegeleicht und haben eine nützliche Form, sondern wirken auch antibakteriell. Der Grund dafür sind Zusätze in Nanogröße, die dem Granulat während der Herstellung beigemischt werden.


Die »onBOX« überprüft funktionale Kunststoffe direkt an der Mischanlage auf deren Zusammensetzung und die Verteilung der Nanopartikel.
© Fraunhofer ICT

Solche Bauteile lassen sich je nach Art, Form und Verteilung der Partikel innerhalb der Polymermischung mit unterschiedlichsten Eigenschaften ausstatten. Schon äußerst geringe Mengen der kleiner als 100 Nanometer großen Partikel reichen aus, um eine antibakterielle Wirkung, Kratz- und Flammschutz, elektrische oder thermische Leitfähigkeit oder verbesserte mechanische Festigkeit zu erreichen. Damit diese Merkmale auch einwandfrei wirken, muss das Mischverhältnis von Granulat und Zusätzen sowie deren Verteilung exakt stimmen.

Das zu überprüfen ist bislang sehr aufwändig und kompliziert: Es geschieht erst nach der Herstellung. Oft wird die gewünschte Zusammensetzung des Kunststoffmischs erst nach mehreren produzierten Testmengen erzielt. Das verzögert den Produktionsprozess und führt zu unnötigem Materialverbrauch.

Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe hat jetzt zusammen mit anderen Partnern ein Werkzeug entwickelt, das die Charakterisierung von polymeren Nanokompositen bereits während der laufenden Produktion erlaubt. »Das spart nicht nur Materialkosten und Zeit. Es hilft auch, die Qualität der durch Nanozusätze hervorgerufenen zusätzlichen Eigenschaften weiter zu verbessern«, sagt Irma Mikonsaari vom ICT.

Direkt am Mischgerät analysieren

Montiert wird die »onBOX« einfach an der Ausgangsdüse des Fördergeräts. Dort überprüfen Sensoren die Kunststoffmischung – unter anderem mit Hilfe von Spektroskopie, Ultraschall und Mikrowellen. Sie charakterisieren die Masse noch direkt in der Mischanlage und untersuchen, wie diese aus Kunststoff und Nanopartikeln zusammengesetzt ist. Untersucht wird, wie zähflüssig sie ist, welchen Druck sie hat oder wie die Partikel verteilt sind und ob sie Konzentrationsschwankungen aufweisen. Gleichzeitig nehmen die Sensoren die thermische und elektrische Leitfähigkeit des Polymers sowie dessen Temperatur unter die Lupe. Ein Rechner gleicht die Daten mit den Zielgrößen aus dem System ab und verarbeitet sie innerhalb eines künstlichen neuronalen Netzes weiter. Der Computer errechnet dann je nach gewünschter Anwendung das exakte Mischverhältnis sowie den entsprechenden Verarbeitungsprozess und gibt diese Information direkt an die Steuerung der Maschine weiter. »Das Nanopartikel-Netzwerk bildet sich wie gewünscht aus, die einzelnen Partikel verteilen sich optimal. Der Zustand der Kunststoffschmelze kann bereits beim Austritt aus der Düse charakterisiert werden«, präzisiert Mikonsaari.

Die Wissenschaftlerin stellt die »onBOX« am 19. November 2013 beim »NanoOnSpect«-Workshop im ICT in Pfinztal vor. Das Messgerät ist an einer Pilotanlage angebracht, die 30 Kilogramm Kunststoffmischung verarbeiten kann. Gleichzeitig informieren die Forscher über den Stand des von der EU geförderten Projekts »NanoOnSpect«. Eingeladen sind nicht nur Rohstofflieferanten und Kunststoffhersteller, sondern auch Unternehmen, die intelligente Kunststoffe weiterverarbeiten und verwerten.

»NanoOnSpect« ist Anfang 2011 gestartet und hat eine Laufzeit von insgesamt vier Jahren. Ziel des Konsortiums aus Wissenschaft, Verbänden und Industrie ist es, die Herstellungsprozesse intelligenter Kunststoffe mit zugesetzten Nanopartikeln zu optimieren. Dazu entwickeln die Projektpartner einerseits Technologien, die helfen, Verteilung, Größe und Aufbau der Nanozusätze sowie die Eigenschaften der Kunststoffmischungen besser zu charakterisieren. Andererseits konzipieren die Beteiligten ein neues Mischverfahren, das die Vorteile bestehender Abläufe vereint. »Die ›onBOX‹ ist bereits ein sehr konkretes Forschungsergebnis, von dem die Industrie ab sofort profitieren kann«, weist Mikonsaari auf die anwendungstechnische Relevanz des neuen Werkzeugs hin.

Irma Mikonsaari | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/November/intelligente-kunststoffe-pruefen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften