Kompetenzfeld

Materialkreisläufe

Kreislaufwirtschaft für Verbundwerkstoffe

Programmbereich Werkstoffwissenschaft

Das Kompetenzfeld

Die Forschungsgruppe konzentriert sich auf grundlegende Fragen im Zusammenhang mit der Verwendung von Materialien in einem geschlossenen Kohlenstoffkreislauf. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen wie Naturfasern oder Biopolymeren aus erneuerbaren Quellen. Der zweite Schwerpunkt liegt auf dem Recycling von Werkstoffen und Bauteilen aus Verbundwerkstoffen, insbesondere solchen mit Kohlenstofffasern, da dies ein weiterer wichtiger Aspekt für die optimale Nutzung von Rohstoffen ist.

Themenübergreifend stehen die thermische Beständigkeit und die Oberflächeneigenschaften für eine bestmögliche Faser-Matrix-Bindung und einen leistungsfähigen Einsatz im Vordergrund. Natürlich vorkommende Strukturen in Naturfasern können, wenn sie gezielt eingesetzt werden, einen Mehrwert durch zusätzliche Funktionalität bieten. Dies grundlegend zu verstehen, ist ebenfalls Gegenstand der Forschung im Kompetenzfeld.

Schematische Darstellung des kurz- und langfristigen Kohlenstoff-Kreislaufs
Schematische Darstellung des kurz- und langfristigen Kohlenstoff-Kreislaufs

Branchen & Anwendungen

Branchen
Anwendungen (Beispiele)
Energie
Diverse
Maschinenbau
schnell bewegte Maschinenteile, Verkleidungsteile
Automobilbau
Karosseriestrukturen, Außenhaut, Spoiler und Windabweiser, Innenverkleidungen
Luft- & Raumfahrt
Flügel-, Leitwerk-, Rumpfstrukturen; Clips und Cleats
Baugewerbe
Faserverstärkter Beton
Maschinenbau
Polymere Gleitlager und komplexe Bauteile
Automobilbau
Strukturbauteile & Sekundärstrukturen
Luft- & Raumfahrt
Sekundärstrukturen
Maschinenbau
Schnell bewegte Maschinenteile, Kolben- und Walzenbeschichtungen, Rotor-/Statorsysteme
Automobilbau
Lager und Lagerwerkstoffe
Baugewerbe
Dauerhafte Armierungen, Isolationsschäume
Energie
Zähmodifizierte Polymermatrizes
Maschinen- und Anlagenbau
Walzenbezüge, Gleitlager
Luft- & Raumfahrt
Multifunktionale Matrizes
Mobilität
Biobasierte Schäume, Tribologische Beschichtungen
Medizintechnik
Röntgentransparente Implantate
Maschinen- und Anlagenbau
Werkstoffintegrierte Sensoren
Mobilität
Adaptive aerodynamische Elemente
Energie
Druckbehälter, Hochspannungsisolatoren, Kraftstofftanks, Rotor-Getriebe-Welle (Windkraft)
Sport & Freizeit
Fahrradzubehör (z.B. Flaschenhalter, Ritzel oder Lenker), Schläger (z.B. für Tennis oder Hockey), Sportschuhe (3D-gedruckte individuelle Sohle)
Maschinenbau
Schnell bewegte Maschinenteile, Wellen, Prototypen, Motoreinhausungen, Spalttöpfe
Automobilbau
Karosseriestrukturen, Antriebswellen, Strukturbauteile, Kraftstofftanks, Druckbehälter
Luft- & Raumfahrt
Rumpf- und Leitwerkstrukturen, Stabstrukturen, Fensterrahmen, ISO-Grid-Strukturen
Energie
Infusionssimulation für Rotorblätter
Sport & Freizeit
Drapiersimulation für Helme
Mobilität
SMC-Pressformsimulation für Automobilkarosserieteile und Thermoformsimulation von Flugzeugstringerprofilen
Energie
Diverse
Maschinenbau
schnell bewegte Maschinenteile, Verkleidungsteile
Automobilbau
Karosseriestrukturen, Außenhaut, Spoiler und Windabweiser, Innenverkleidungen
Luft- & Raumfahrt
Flügel-, Leitwerk-, Rumpfstrukturen; Clips und Cleats
Energie
Infusionstechnologien für Rotorblätter
Sport & Freizeit
Feststoffharze für den Yachtbau
Mobilität
Datenerfassung und durchgängige RTM-Simulationsketten
Energie
Windkraftblätter, Speichersysteme
Maschinenbau
Schnell bewegte Maschinenteile
Automobilbau
Fahrwerkstrukturen
Maschinenbau
Hochbeschleunigte Maschinenteile, Gehäuse
Automobilbau
Stoßfängerträger, Crashabsorber, Innenverkleidungsteile
Luft- & Raumfahrt
Verbindungen, Streben
Energie
Druckbehälter, Rotorwellen
Medizintechnik
Röntgentransparente Implantate, Orthesen
Sport & Freizeit
Fahrradrahmen
Maschinenbau
Schnell bewegte Maschinenteile
Automobilbau
Karosserie- und Fahrwerkstrukturen
Luft- & Raumfahrt
Rumpf- und Leitwerkstrukturen, Hochauftriebskomponenten

Spezielle Leistungsmerkmale

  • Moderne Prüfanlagen mit verschiedenen Kopplungen von werkstofflichen Eigenschaften z.B.:
  • Thermische Degradation in kontrollierter Umgebung
  • Schmelz- und Kristallisationsverhalten sowie Aushärteverhalten von Polymeren
  • Thermische Ausdehnung und Schrumpfung
  • Hochauflösende Strukturanalyse inkl. Bestimmung der Faserorientierung und des Hohlraumgehalts
  • Schädigungsanalyse und Untersuchung von Verunreinigungen
  • Oberflächenenergieanalyse und Benetzungsverhalten

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Werkstoffe

  • Polymere, Fasern und Additive aus nachwachsenden Rohstoffen
  • Recycelte Fasern und Polymere
  • Werkstoffe aus ihrer End-of-Life Phase

Typische Fragen

  • Wie können End-of-Life Komponenten in gleichbleibender Qualität in neuen hochwertige Anwendungen eingesetzt werden?
  • Wo können nachhaltige Materialien in Verbundwerkstoffen optimal eingesetzt werden und einen Mehrwert schaffen?
  • Wie wirken sie Eigenschaften von Naturfasern auf das Verhalten von Verbundwerkstoffen aus?
Materialkreisläufe
IVW Schriftenreihe

Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld