Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe bietet Nachhaltige und intelligente Lösungen für Kunststoffanwendungen.
In Bereich Kunststofftechnologie betriebt das Fraunhofer ICT mit über 100 Mitarbeitenden anwendungsnahe Forschung mit den Schwerpunkten Material-, Verfahrens-, und Bauteilentwicklung von Kunststoffprodukten. Kreislaufführung der Werkstoffe und Nachhaltigkeitskonzepte für komplette Wertschöpfungsketten sind wichtige Treiber in diesem Markt.
Dazu erforscht das Fraunhofer ICT neue Prozesse in der Polymer- und Additivsynthese, entwickelt anwendungsgerechte nachhaltige Materialien und Rezepturen für spezifische Produkte und optimiert auf die Werkstoffe angepasste Verarbeitungstechnologien. Die Anwendungen finden sich häufig in der Automobilindustrie und im Bauwesen.
© Fraunhofer ICT
Die Forschungsinhalte in der Kunststofftechnologie fokussieren sich auf die zentralen Themen eines Herstellungs- und Recyclingzyklus von Kunststoffbauteilen von der Synthese, über die Verarbeitung bis zur Bauteilherstellung. Begleitet wird die Forschung durch die Betrachtung der Rohstoffbasis und Rohstoffeffizienz, der Simulation von Umwelteinflüssen in der Nutzungsphase und der Kreislaufführung der Produkte inklusive Lebenszyklusanalyse (LCA).
In folgenden Themenbereichen erarbeitet das Fraunhofer ICT industrietaugliche Lösungen gemeinsam mit seinen Kunden: Die Polymersynthese bildet das Fundament zur Weiterentwicklung klassischer Polymere wie Polyurethane, Polyester und Polyamide mit dem Ziel, ihre Funktionalitäten, ihre Leistungsfähigkeit und ihre Anwendungsbreite zu verbessern. Entwicklungen für Nachhaltigkeit, zum Beispiel Kunststoffe auf Basis biobasierter Rohstoffe oder voll umfängliches Recycling von Altkunststoffen, sind hierbei die Forschungsschwerpunkte.
© Fraunhofer ICT
In den Compoundiertechnologien ist das Fraunhofer ICT spezialisiert auf die Entwicklung neuer Compoundierprozesse und Materialrezepte. Eine Besonderheit sind hier extraktive Compoundierprozesse zur Reduktion von Emissionen oder von Störstoffen fürs Recycling.
Maßgebliche Aufgaben im Themenfeld Schäumtechnologien bestehen in der Partikelschaumtechnik sowie der Herstellung geschäumter Halbzeuge im Direktschaumprozess. Neben der Optimierung konventioneller Materialien befasst sicher das Fraunhofer ICT mit dem Schäumen von biobasierten sowie von technischen, meist höhertemperaturfesten Polymeren. Neue Sinter-Technologien, wie beispielsweise die Radio-Frequenztechnologie, erschließen dabei ganz neue Anwendungsgebiete.
Im Bereich Additive Manufacturing entwickelt das Fraunhofer ICT maßgeschneiderte Materialrezepturen, zum Beispiel durch die Einarbeitung von Verstärkungsfasern und funktionalen Additiven in das Polymer. Prozessseitig wird die Steigerung der mechanischen Eigenschaften additiv gefertigter Bauteile durch die direkte Integration von lastpfadgerecht orientierten Endlosfasern untersucht.
Beim Spritzgießen und Fließpressen stehen Standard- und Sonderverfahren von (Faserverbund-) Materialien im Fokus. Durch die Integration von lokalen, lastpfadgerecht gewickelten oder gelegten Faserverbundstrukturen in Spritzgießbauteilen steigert das Fraunhofer ICT die mechanischen Eigenschaften signifikant.
Die Industrialisierung von Prozessketten zur Herstellung hoch belastbarer, kontinuierlich faserverstärkter Leichtbaustrukturen sind die Schwerpunkte im Strukturleichtbau. Die Kerntechnologien hierfür sind das Resin-Transfer-Molding, das Wet-Compression-Molding-Verfahren, das Thermoplast-Tapelegen sowie die Pultrusion.
© Fraunhofer ICT
In der Mikrowellen- und Plasmatechnologie entwickelt das Fraunhofer ICT maßgeschneiderte Anlagen, Messtechnik und Verfahren für thermische Prozesse und Beschichtungen. Beispiele sind die mikrowellenbasierte Erwärmung von Kunststoffen, das beschleunigte Aushärten von Klebstoffen und Harzsystemen, die mikrowellenassistierte chemische Reaktionstechnik sowie die Beschichtung oder Modifikation von Oberflächen im Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition-Verfahren.
In Prüflabor können polymere Werkstoffe entlang der gesamten Prozesskette, vom Rohstoff bis zum Bauteil, umfassend charakterisieren untersucht werden. Im Schadensfall bietet das Fraunhofer ICT eine systematische Analyse zu Schadensursachen, Werkstoffversagen und Fehlereinflüssen mittels analytischer und technologischer Messmethoden an.
Beim Online-Prozessmonitoring entwickelt das Fraunhofer ICT spektrale und auf Mikrowellen basierende Messverfahren zur anlagenintegrierten Prozess- und Materialkontrolle und zur Prozesssteuerung. Projekte im Kontext von Industrie 4.0 basieren auf der Prozessintegration von Sensoren. Dazu gehört auch prozessspezifisches Know-how bei der Auswertung der Rohdaten. Die Applikation und Integration von Big-Data und KI-Algorithmen erlaubt es lernende bzw. unreife Prozesse zu beleuchten.
Im Bereich Recycling und Kreislaufwirtschaft entwickelt das Fraunhofer ICT Prozesse und Technologien für eine stoffliche Verwertung von Polymeren mit dem Ziel der vollständigen Rückführung in hochwertige Anwendungen.
© Fraunhofer ICT
Im Bereich der Synthese nachhaltiger Polymere spielen am Fraunhofer ICT biobasierte Systeme eine wichtige Rolle wie z.B. im Bereich der duroplastischer, Lignin basierter Epoxide für Oberflächenveredelungen oder im Bereich der Geruchssperrschichten, um Ausdünstungen zu verhindern.
Die Karlsruher Forschungsfabrik für KI-integrierte Produktion ist eine Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten ICT und IOSB sowie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT-wbk) am »Campus-Ost« des KIT. Dort betreiben wir praxisnahe Forschung an realen Fertigungsverfahren, damit produzierende Unternehmen sowie Maschinen- und Anlagenbauer neue Produkte in kürzester Zeit auf den Markt bringen können. Dazu nutzt das Fraunhofer ICT konsequent die Potenziale einer umfassenden Digitalisierung und bringt Methoden der Künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens verlässlich in die betriebliche Praxis.
Dort finden Sie beispielhaft einige konkrete Projekt- und Produktbeispiele. Unter dem Reiter Forschung gelangen Sie zu den Themen unserer Kunststofftechnologie für einen vertieften Einblick in die oben genannten Themenbereiche.