Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Technologiepark

Glasfaser Verstärkung Anfertigung Herstellung vielseitig
© Fraunhofer IMWS
Die UD-Tape-Anlage am Fraunhofer PAZ ermöglicht weltweit einmalige Verarbeitunsgrößen und -geschwindigkeiten.

Polymere haben heute ihren Platz als Konstruktionswerkstoff unter anderem in Verbindung mit konventionellen Materialsystemen im Bereich höherwertiger Hybridsysteme besetzt. In diesem Umfeld beschäftigt sich unser Kompetenzfeld Polymeranwendungen einerseits mit Fragestellungen der virtuellen Prozessketten in Materialdesign, Prozesstechnologien und Bauteileigenschaften und andererseits mit der prototypischen Validierung der Ergebnisse. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Zusammenhang zwischen Verarbeitungs- / Struktur- und Struktur- / Eigenschaftsbeziehung – die Gebrauchseigenschaften werden quasi in situ erzeugt. Unsere Material- und Technologiekompetenzen liegen im Bereich der Elastomercompounds, der thermoplastischen Polymere und der faserverstärkten Hochleistungsverbundmaterialien. Wir bieten Forschungsarbeiten und Kooperationen über die komplette Entwicklungskette vom Materialdesign bis zum geprüften prototypischen Bauteil. Das Geschäftsfeld bedient Kunden im Umfeld der Mobilitätsanwendungen – Automobil, Flugzeug, Schienenfahrzeug – mit Lösungen zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz.

Mechanische Prüfung

  • Servohydraulische, elektrodynamische und elektro­mechanische Prüfmaschinen (10 mN bis 450 kN) mit Temperierkammern von -85 bis 250 °C
  • Hydraulisches Prüffeld für die Bauteilprüfung (statisch, zyklisch, auch mehrachsig)
  • Torsionsprüfanlage bis ±100 Nm und ±135 Grad
  • Kriechprüfstände
  • Pendelschlagwerk und instrumentierte Fallgewichtsanlage bis 1800 J; 24 m/s
  • Dehnungsmessung: Extensometer, ARAMIS® Systeme
  • In-situ-Verformungseinrichtungen für Raster-, Transmissions-Elektronenmikroskope und Röntgen-CT
  • Dynamische-mechanische Analyse (DMA)
  • Rheometer

 

Bewertung des Einsatzverhaltens bei Temperatur- und Medienbelastung

  • Klima- und Temperaturprüfkammern
  • Thermoschock-Kammer -80 bis 220°C
  • Korrosionsprüfstände für wässrige und gasförmige Medien


Zerstörungsfreie Prüfung (zfP) und Mikrostrukturanalyse

  • 3D-Röntgen-CT-Inspektionsanlage mit In-situ-Verformungseinrichtung
  • Luftgekoppelter Ultraschall(Scanfläche 1500 x 1000 mm²)
  • Akustische Rastermikroskopie (MHz bis GHz)
  • Aktive Thermographieverfahren (PPT, Lock-in, TSA)
  • Röntgendiffraktometrie
  • Elektronenmikroskopie (ESEM,REM,TEM)

 

Thermische Analyse

  • Thermomechanische und thermogravimetrische Analyse (TMA, TGA)
  • Rotationsrheometer
  • Hochdruckkapillarviskosimeter
  • HDT-Wärmeformbeständigkeits- und Vicat-Erweichungs­temperaturmessung
  • Dielektrische Analyse (DEA)
  • Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)
  • Schubstangendilatometer


Simulation / CAE

  • FEM (Ansys, Abaqus, LS-Dyna)
  • CATIA, Inventor

Ausstattung Polymerverarbeitung

Alle ausklappen Alle einklappen

Gruppe Thermoplastbasierte Faserverbund-Halbzeuge

UD-Tape Anlage UD500

  • Schmelzeimprägnierung
  • Arbeitsbreite 500 mm
  • temperierbar bis 350 °C
  • max. 15 m/min Prozessgeschwindigkeit 

 

UD-Tape Anlage UD50

  • Schmelzeimprägnierung
  • Arbeitsbreite 50 mm
  • temperierbar bis 350 °C
  • max. 15 m/min Prozessgeschwindigkeit 

 

Parallele, gleichlaufende,frei konfigurierbare Doppelschneckenextruder
Labor- bis in den Pilotmaßstab (0,2-400 kg/h)

  • Schmelzepumpen
  • Strang-, Unterwassergranulierung, Heißabschlag
  • Misch- und Förderelemente
  • Gravimetrische Flexwall-Dosierer, gravim. Rührwerk-Dosierer
  • Vertikal-Zweiwellenstopfwerk, Zweiwellenseitenfüttereinrichtung,
  • Rovingdosiereinheit mit Plattformwaage
  • Gasdosierpumpe
  • Vakuumanlage

 

Einschneckenextruder

  • L/D = 30, D = 45 mm
  • max. Drehzahl 200 rpm

 

Profilextrusion

  • Kalibriertisch, Bandabzug, Säge
  • verschiedene Profilextrusionswerkzeuge (Platten, Doppelstegplatten)
  • Coextrusion

 

Minicompounder mit konischen Doppelschnecken

  • temperierbar bis 350°C, gleichläufige und gegenläufige konische Schnecken, zwei Drucksensoren für die Viskositätsbestimmung, externe Sensoren adaptierbar (z.B. NIR)

 

Minispritzgießanlage

  • temperierbar bis 400 °C, Formtemperatur bis 250 °C, Einspritzdruck max. 1200 bar, verschiedene Prüfkörpergeometrien

 

Laborkneter

  • temperierbar bis 400 °C, Materialmengen max. 300 g

2D-Tapeleger

  • Abmessungen: L=2100mm B=1200 mm H=2100 mm
  • Max. Ablegebereich in x 500 mm und in y 700 mm
  • Höchstgeschwindigkeit der Linearachsen 1 m/s
  • Manuelle Verstellmöglichkeit der Z-Achse

 

3D-Tapeleger

  • Aufstellfläche ca.: L=2800mm B=2800mm H=2100 mm
  • Ablegebereich ca. 1000 mm x 1000 mm x 700 mm
  • Höchstgeschwindigkeit < 0,5 m/s

 

Spritzgießcompounder KM 3200–24500 MX IMC

  • Injection Molding Compounder mit einer Schließkraft von 3.200 Tonnen
  • Werkzeuge mit einem maximalem Schussgewicht von 20.000 Gramm (PS)
  • konfigurierbarer gleichlaufender Doppelschneckenextruder für die verschiedensten Verfahrensaufgaben
  • gravimetrische Dosiertechnik für freifließende Granulate, Pulver, Endlos-Roving und Schnitt-Glasfasern, verschiedene Naturfasern
  • weitere Konfigurationen: Spritzprägen, pneumatische und hydraulische Kaskade, Decoforming, Entnahme der Teile mittels Roboter, Vakuumentgasung, Auswerferkreuz nach Euromap

 

Spritzgießmaschine KM200–1000C2

  • Spritzgießmaschine mit einer Schließkraft von 200 Tonnen
  • Werkzeuge mit einem maximalem Schussgewicht von 476 Gramm (PS)
  • weitere Konfigurationen: Spritzprägen, Werkzeug-Temperierung bis 140 °C
  • separate 2. Spritzgießeinheit SP160, vertikal, mit einem max. Schußgewicht von 68 Gramm (PS)
  • Vollautomatisierte Fertigungszelle mit IR-Heizstation sowie Handlingroboter zur Herstellung von Leichtbaustrukturen im Hybrid-Spritzgussprozess durch Umspritzen und Umformen von endlosfaserverstärkten Einlegern

 

Engel V-Duo 7050/700

  • Vertikale Anlage (Nutzung Schwerkraft zum OB-Verformen), HK-Umlenkplatte vorhanden
  • Automatisationszelle mit IR-Ofen und Roboter-Greifer-Handling für Organoblech- bzw. Organosandwich-Verarbeitung
  • MuCell-Paket (physikalisches Schäumen), Spritzprägen-Paket
  • Verarbeitung von Hochtemperaturthermoplaste bis 450°C möglich

 

Engel Duo 8160/900

  • Horizontale Anlage (entspricht konventioneller SGM)
  • Automatisationszelle mit beweglichen IR-Ofen und 2x Roboter-Greifer-Handling für Organoblech- bzw. Organosandwich-Verarbeitung
  • 2 x 6-Achs Roboter: easix KR50 R2500 und KR120 R3500 für Kalt- und Heißhandling

 

Analyse des prozesstechnischen Materialverhalten

  • Rheologische Messmethoden und Charakterisierung des Prozessverhaltens von kurz-, lang und endlosfaserverstärkten Thermoplasten
    (u.a. Scherrahmenversuch, temperaturabhängige Zugversuche, DMA, DSC, LFA, HKV…)
  • Materialmodellierung mit Digimat
  • Analyse und Simulation des Thermoformverhaltens sowie Prozess- und Bauteiloptimierung (z.B. Zuschnittoptimierung) von Tape- und Gewebe-Organoblechen mit LS-DYNA
  • Analyse und Simulation des Thermoformverhaltens von thermoplastischen Sandwichhalbzeugen (z.B. mit Waben- oder mit Schaumkern) mit neu entwickelten FE-Ansätzen in LS-DYNA
  • Simulation des Spritzgießens, Hybrid-Spritzgießens und Schaumspritzgießen mit Moldex- 3D

Gruppe Nachhaltige Werkstoffe und Prozesse

Rheologische Messmethoden

  • Hochdruck-Kapillarviskosimeter (Hersteller: Göttfert, maximale Extrusionskraft: 20kN, Temperaturbereich: 60-400°C, ISO 11443)
  • PVT-Messgerät (Hersteller: Göttfert, Temperaturen von bis zu 500°C und Kühlraten von bis zu 30 K/min, Druckbereich bis zu 2500 bar, wahlweise isobare oder isotherme Messungen, ISO 17744)

 

3D-Druck mit polymeren Werkstoffen

  • Creator3 (Hersteller: Flashprint, Verfahren: FDM – 2fach Extruder, Bauraum: 250 mm x 200 mm x 300 mm)
  • Finder (Hersteller: Flashprint, Verfahren: FDM, Bauraum: 140 mm x 140 mm x 140 mm)
  • MarkOne (Hersteller: Markforged, Verfahren: FDM + Endlosfaser, Bauraum: 320 mm x 132 mm x 154 mm)
  • Composer A4 (Hersteller: Anisoprint, Verfahren: FDM – 2fach Extruder, Endlosfaserverstärkung, Bauraum: 297 mm x 210 mm x 140 mm)
  • RF2000 (Hersteller: Renkforce, Verfahren: FDM – 2fach Extruder /Metallfilament, Bauraum: 180 mm x 200 mm x 230 mm)
  • 3ntr-A4v4 (Hersteller: 3ntr, Verfahren: FDM – 3fach Extruder, Bauraum: 295 mm x 167 mm x 200 mm)
  • SpaceA 1100-500-S (Hersteller: Yizumi, Verfahren: Granulat – 6-Achs-3D-Druck, Bauraum: 1100 mm Reichweite)
  • 3D-Druck mit metallischen Werkstoffen
  • TruPrint 1000 (Hersteller: Trumpf, Verfahren: SLS – Reinkupfer, CuCr1Zr, CuNi2SiCr, CuSn10, Edelstahl möglich, Bauraum: Ø 100 mm x H 100 mm)

Gruppe Polymerbasiertes Materialdesign- Elastomerverarbeitung am Fraunhofer PAZ

Innenmischer GK 1,5E

  • ineinandergreifende PES5 Rotoren
  • Kammervolumen 1,5l
  • Rotordrehzahl 10-200 min-1
  • Antriebsleistung max. 48 kW

 

Innenmischer GK 5ET

  • ineinandergreifende PES5 Rotoren
  • Kammervolumen 5 l
  • Rotordrehzahl 10-150 min-1
  • Antriebsleistung max. 90 kW

 

Laborwalzwerk Tecnolab MM 300x600 VF

  • Walzendurchmesser300 mm
  • Walzenlänge 600 mm
  • Drehzahl < 21 min-1
  • Abtriebsleistung 2 x 11 kW

 

Vulkanisierpresse RUCKS K275

  • Presskraft 1.000 kN
  • Plattengröße 400 x 400 mm²
  • Plattenabstand 300 mm
  • Temperatur < 250 °C

 

Kautschukextruder EEK 45.14 Rubicon

  • Schneckendurchmesser 45 mm
  • Schneckenlänge 14 D
  • Drehzahl 3-70 min-1Antriebsleistung 12 kW
  • Schmelzepumpe ZRP 36/32
  • Rheometerwerkzeug

 

Prozessbegleitende Charakterisierung

  • Moving Die Rheometer MDR (Montech)
  • Mooney Viskometer MV 3000 (Montech)
  • Härte-Prüfgerät Shore A (Montech)
  • Rückprall-Elastizität-Prüfgerät (Bareiss)
  • Abrieb-Prüfgerät DIN ISO 4649:2002 (Bareiss)
  • Optisches Mikroskop Auflicht (Bresser)

Polyurethan-Anlage

  • RIM-Star 8/8 CCM von Krauss Maffei Technologies GmbH
  • Clear-Coat Molding

 

Doppelbandpresse zur kontinuierlichen Laminatherstellung

  • Arbeitsbreite 1.000 mm
  • temperierbar bis 250 °C
  • 0,2-8 m/min Transportgeschwindigkeit

 

Laminat-Presse

  • 400 x 400 mm Arbeitsbreite
  • temperierbar bis 400 °C
  • maximaler Pressdruck 10 N/mm

 

Statische Mischer

  • mit Anschlüssen für physikalische Treibmittel (CO2 und N2)

 

Polymer-Pulvermühle, Schredderanlage, Walzenmühle

 

Faserschneide

  • Produktionsgeschwindigkeit: 50 - 500 m/min
  • Stapellängen 1,5 - 98 mm
  • Kabelstärke bei Schneidspalt 3 mm: 3.000-65.000 dtex

 

Trockenlufttrockner

  • getrennter Trocknungs- und Regenerierkreislauf
  • Trocknungstemperatur-Einstellung bis 160 °C

Weitere Informationen zu den Leistungen und der Ausstattung im Bereich Polymerverarbeitung finden Sie hier.