Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

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  • Halle 7 / SC01
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K 2016 Hallenplan (Halle 7): Stand SC01

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K 2016 Geländeplan: Halle 7

Unser Angebot

Produktkategorien

  • 04  Dienstleistungen für die Kunststoff- und Kautschukindustrie
  • 04.06  Wissenschaft und Beratung

Unsere Produkte

Produktkategorie: Wissenschaft und Beratung

Effiziente Reifen

Reifen beeinflussen den Kraftstoffverbrauch, die Bremsleistung und das Fahrzeugverhalten bei Nässe. Reifen sind ein Kostenfaktor – und sie müssen seit November 2012 ein europäisches Label tragen, das ihren Rollwiderstand, Geräuschpegel und Nassgriff beziffert.Dynamisch-mechanische Messungen zur Bewertung von Reifenlaufflächen sind also gefragt. Das Fraunhofer IMWS bietet diese der Industrie vorrangig für die Entwicklung neuer und runderneuerter Reifen an.

Beim Recycling werden die Laufflächen von Lkw-Reifen zunächst abgetragen, es entsteht Gummimehl. Danach werden neue Laufstreifen auf die Reifenkarkassen aufgebracht. Geforscht wird an Verfahren, Gummimehle in neuen Laufstreifen wiederzuverwenden. Etwa 40 Prozent der Lkws, berichtet der Leiter des IMWS-Bereichs Polymerbasiertes Materialdesign, Prof. Mario Beiner, fahren mit runderneuerten Reifen: »Diese sollen optimal laufen, also kraftstoffsparend, haltbar und griffig sein.«

Ziel seines Teams ist es, die für Rollwiderstand, Nassgriff und Abrieb optimale Reifenmischung samt Gummimehlkomponente zu ermitteln. Wie sich die Zusammensetzung und die Herstellungsparameter der recycelten Laufflächen auswirken, ermittelt das Fraunhofer IMWS mit vorhersagekräftigen Laborversuchen bei verschiedenen Belastungsfrequenzen und Temperaturen.

Zu den Partnern zählen Hersteller von Gummimehlen, von Reifen und Laufflächen für Lkw und Großraummuldenkipper sowie mehrere Reifenrunderneuerer. Dynamisch-mechanische Messungen an synthetischem oder Natur-Kautschuk bietet das Fraunhofer IMWS aber nicht nur der Reifenbranche. »Temperaturabhängiges Erweichen oder auch Dämpfungsverhalten können wir für elastomerbasierte Materialien für verschiedenste Anwendungen ermitteln «, betont Mario Beiner.

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Produktkategorie: Wissenschaft und Beratung

Kunststoffe

Wir beschäftigen uns mit Fragestellungen der Kunststoffverarbeitung und Optimierung von Polymermaterialien. Ziel der Arbeiten ist eine verbesserte Energie- und Ressourceneffizienz beim Einsatz der von uns entwickelten Materialien und Prozesse im Industriemaßstab. Davon profitieren Kunden im Umfeld der Mobilitätsanwendungen Automobil, Flugzeug und Schienenfahrzeug ebenso wie Unternehmen aus der Kunststoffindustrie und dem Maschinenbau.

Wir liefern Lösungen beispielsweise für thermoplastbasierten Leichtbau, Reifenanwendungen oder den Einsatz biobasierter Kunststoffe in der Großserie. Dabei betrachten wir die gesamte Wertschöpfungskette von der Mikrostruktur des Werkstoffs bis zum Bauteil nach Maß. Wir entwickeln im kleinen Maßstab und verfügen, unter anderem am Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ, über Anlagen bis in den Industriemaßstab und können prototypische Abmusterung vornehmen.

Unser Know-how umfasst:

Auswahl der RohstoffeMikrostrukturdesignVerarbeitungstechnologieCharakterisierung von Materialeigenschaften im Labor-, Technikums- und PilotanlagenmaßstabAnalyse von Bauteileigenschaften inklusive Vorhersage des EinsatzverhaltensModellierung und SimulationProzessentwicklung

Wir sind der Spezialist für Materialien und Prozesse im Bereich faserverstärkter Hochleistungs-Thermoplaste und innovativer Kautschuk-Komposite für den Einsatz in Großserien.

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Produktkategorie: Wissenschaft und Beratung

Photovoltaik extrem

Der Sonnengürtel der Erde ist für den Einsatz von Photovoltaik besonders attraktiv: Zwischen Südspanien und Südafrika herrscht eine starke Sonneneinstrahlung, die sich für Solarenergie nutzen lässt. Doch mit anderen Bedingungen in dieser Region haben Solarmodule häufig zu kämpfen: hohe Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht und eine starke Nebelkondensation in den Morgenstunden. Im Forschungsprojekt »PV Extrem« entwickelt und optimiert das Fraunhofer IMWS gemeinsam mit Partnern geeignete Materialien für die Photovoltaik unter solch extremen Bedingungen – auch für Solarmodule, die direkt in die Fassaden von Gebäuden integriert werden können.

Die Marktpotenziale für Photovoltaik im globalen Sonnengürtel, der insgesamt 148 Länder umfasst, sind enorm. Solaranlagen können dort einerseits auf großen Flächen zu Sonnenkraftwerken zusammengeschlossen werden. Andererseits sind wegen der hohen Sonneneinstrahlung auch gebäudeintegrierte Solarmodule, wie sie in Fassadensystemen von Hochhäusern oder anderen Bauwerken angewendet werden können, besonders attraktiv.

Alle Komponenten eines Solarmoduls, von der Solarzelle über das Verkapselungsmaterial und die Lötbändchen bis hin zum Abdeckungsglas, müssen dabei aber den Belastungen etwa in Wüstenregionen gewachsen sein. »Im Vergleich zum Einsatz beispielsweise in Deutschland sind die Temperaturen, Temperaturunterschiede und die Strahlungsbelastung, insbesondere hinsichtlich der extremen UV-Strahlung, in diesen Regionen deutlich höher. Da sich in den Morgenstunden häufig Feuchtigkeit auf den Modulen absetzt, steigen zudem die elektrischen Anforderungen«, sagt Dr. Stefan Schulze, der das Projekt am Fraunhofer IMWS leitet.

Im Projekt »PV Extrem«, das vom Ministerium für Wirtschaft und Wissenschaft des Landes Sachsen-Anhalt gefördert wird, setzen die Partner des Fraunhofer IMWS, Fraunhofer CSP und des Folienwerks Wolfen auf neuartige Kunststofffolien als Einkapselungsmaterial. Diese sind besonders hitze- und alterungsbeständig und haben bereits bewiesen, dass sie auch für Anwendungen in der Gebäudeintegration geeignet sind. Die Projektpartner werden ermitteln, welchen Anforderungen das Material gewachsen sein muss, wie die Wechselwirkungen der verschiedenen klimatischen Bedingungen sich auswirken und welche am Markt befindlichen Materialien, Rohpolymere, zu erstellende Polymermischungen, Mehrlagenfolien und Additive die optimalen Eigenschaften für diese Anforderungen aufweisen. Dabei werden nicht nur (thermo)mechanische Eigenschaften bewertet, sondern auch die optischen Eigenschaften der Verbundmaterialien, mögliche physikalische Alterungseffekte und wirtschaftliche Aspekte wie Verfügbarkeit, Preis und Absatzmöglichkeiten berücksichtigt.

Neben den neuen Materialien werden im Projekt auch Methoden entwickelt, um die Einsatzfähigkeit von Solarmodulen in extremen Klimaten zu testen und die Herstellungsverfahren entsprechend anzupassen. So soll es möglich werden, Solarmodule zu produzieren, die auch unter extremen klimatischen Bedingungen eine hohe Stromausbeute mit einer hohen Zuverlässigkeit und Lebensdauer verbinden. Projektleiter Stefan Schulze: »Wenn dies gelingt, haben wir nicht nur einen entscheidenden Beitrag zum verstärkten Einsatz von Photovoltaik im Sonnengürtel der Erde – und damit zum Klimaschutz – geleistet. Wir sichern uns auch eine ideale Wettbewerbsposition beim Ausbau der Sonnenenergie in diesen Ländern.«

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