Formgedächtnispolymere

Sie suchen einen verlässlichen und vertrauensvollen Partner für die Durchführung eines FuE-Vorhabens? Sie haben eine Geschäftsidee im Zusammenhang mit Formgedächtnispolymeren (FGPs) und wollen diese voranbringen? Ihr Wunsch besteht darin, dass sich Teile eines Ihrer Produkte beim Erwärmen verformen oder dass sie sich bei Temperaturänderung hin- und herbewegen?

Dann sind Sie bei uns an der richtigen Adresse!

Jede Innovation beginnt mit einer Idee. Nichts hat uns in den letzten Jahren so stark umgetrieben wie das Bedürfnis, unsere Kunden zufriedenzustellen und mit unserer Forschung gesellschaftlich einen Mehrwert zu erzielen. Dies hat dazu geführt, dass wir unsere Kenntnisse und Fähigkeiten in Chemie und Technik stetig weiterentwickeln konnten.

Wir haben frühzeitig erkannt, welches Potenzial in FGPs schlummert. Unser Wissen möchten wir mit Ihnen teilen. Es lässt sich in vielen Branchen gewinnbringend einsetzen!

Unser Angebot im Überblick

 

Forschung | Entwicklung

 

Leistungen

 

Faszination Formgedächtnis

Programmierbare und programmierte
Polymere aus dem 3D-Drucker

 

Intelligente Materialien für die Aligner-Therapie

 

QR-Codes mit
Formgedächtniseffekt

 

4D-Druck: Wärme schrumpft gedruckte Objekte

 

Fragen?

Sie interessieren sich für das Potenzial von Formgedächtnispolymeren und 4D-Druck?

Programmierbare Materialien

Dr. Thorsten Pretsch im Interview über programmierbare Materialien und aktuelle Forschungsergebnisse am Fraunhofer IAP.

Unsere Leistungen

Benötigen Sie ein neuartiges Polymer, dann wählen wir die passenden Rohstoffe für Sie aus und führen die Synthesearbeiten durch. Unsere Spezialität sind thermoplastische Polyurethane, deren Eigenschaften wir bedarfsgerecht einstellen. Mit Blick auf eine nachhaltige Produktion wählen wir die Rohstoffe anhand der uns zur Verfügung stehenden Daten so aus, dass der CO2-Fußabdruck so gering wie möglich gehalten wird.

Liegt Ihr Interesse auf dem Gebiet der Polymerverarbeitung? Wir sind mit Extrusionsprozessen vertraut und nutzen Compoundierung zur Optimierung von Eigenschaften.

Suchen Sie nach Innovationen im Schaumstoffbereich? Wir stehen Ihnen mit unseren Erfahrungen im Reaktivschäumen zur Seite.

Benötigen Sie Hilfestellung in Additiver Fertigung? Im dreidimensionalen (3D) Druck beherrschen wir das auch als Fused Deposition Modeling (FDM) bezeichnete Fused Filament Fabrication (FFF)-Verfahren. Wir qualifizieren Polymermaterialien entsprechend Ihren Wünschen und stellen 3D Objekte für Sie her. Mit unserer Expertise im sogenannten 4D Druck möchten wir Ihnen zeigen, wohin die Reise zukünftig gehen kann. Hier nehmen wir die Funktionsintegration bereits in der Additiven Fertigung vor, so dass die Druckobjekte auf Wärme reagieren. Damit sparen wir wertvolle Ressourcen und werden schneller in der Herstellung von Demonstratoren zur Erschließung neuer Anwendungen.

Synthese

Einstellung physikalischer und funktionaler Eigenschaftsprofile für

  • (biobasierte) Polyester
  • Polyurethane
    - Polyester- und Polyetherurethane
  • PU-basierte Schaumstoffe mit
    Formgedächtniseigenschaften

Verarbeitung

  • Granulate, Pulver, Schläuche, Folien
  • Filamente zur Schmelzschichtung (FFF)
  • Objekte mit programmierbarem Verhalten
  • PU-basierte Schaumstoffe
  • Materialien mit dualer Stimuli-Responsivität

Virtuelles Bauteildesign

  • 3D-Modelle (CAD)
  • Bauteile für die additive Fertigung
  • filigrane Strukturen
  • Design for Assembly
  • recyclinggerechte Konstruktion
  • Design for Repair

Additive Fertigung

 

  • Schmelzschichtung aus
    - Standardmaterialien (PLA, etc.)
    - thermoplastischen Polyurethanen
  • Demonstratoren
  • filigrane Druckobjekte
  • programmierbare Materialien
  • Objekte mit Einweg- und Zweiweg-Formgedächtniseigenschaften
  • Objekte mit drastischem Schrumpfverhalten
  • Multi-Material-Druck
  • kohlenstofffaserverstärkte Bauteile
  • Nachbearbeitung von Druckobjekten
    - Nachbehandlung mit einem Sandstrahler
    - Lasergravur und -schneiden

Thermomechanische
Behandlung

  • applikationsgerechte Einstellung von
    • Formgedächtniseffekten
      (1W, 2W, multiple)
    • Spannungsgedächtniseffekten
      (1W, 2W, multiple)
    • Temperaturgedächtniseffekten
  • Untersuchungen zur funktionalen Beständigkeit
  • Parameterstudien

Mitgliedschaften

 

Charakterisierung

  • physikalisch
  • chemisch
  • thermo-mechanisch
  • Formgedächtniseigenschaften
  • Beständigkeit
  • Recyclingfähigkeit

Beratung

  • Stand der Technik in der Fach- und Patentliteratur
  • Material- und Prozessentwicklung
  • Machbarkeitsstudien

Literatur

Entdecken Sie die Ergebnisse unserer Forschung und Entwicklung im Detail.

Unsere Forschungsthemen


Wir forschen an neuen Polymermaterialien für die Energiewende und gestalten Lösungen für den Produktschutz und zur Überwachung von Tiefkühlketten. Mit innovativen Montage- und Demontagekonzepten sind wir bestens vertraut. Unsere Verfahren zur Funktionsintegration lassen sich in Anwendungen wie der personalisierten Medizintechnik einsetzen. Gemeinsam mit unseren Partnern entwickeln wir »Programmierbare Materialien«, die ein beträchtliches Potenzial als Impulsgeber für neue technologische Entwicklungen haben. Unsere Expertise bringen wir in zahlreiche Projekte des »FRAUNHOFER CLUSTER OF EXCELLENCE PROGRAMMABLE MATERIALS CPM« ein.

Kurzum – Formgedächtnispolymere sind unsere Leidenschaft!

 

Projekte (Auswahl)

Biobasierte
Funktionspolymere

Geräteinvestitionen für Forschung, Entwicklung und Innovation | EFRE (InfraFEI)

Geräte für die Formgebung und zur Charakterisierung von Formgedächtnispolymeren.

Kieferorthopädie

Aligner aus Formgedächtnispolymeren zur Korrektur von Zahnfehlstellungen | IGF-Projekt (20400 BG)

Kooperation: Poliklinik für Kieferorthopädie, Universitätsklinikum Düsseldorf (UKD)

Weltraumtechnik

Entwicklung ultradünner Solarmodule und Polymermaterialien für Scharniere aus Formgedächtnispolymeren im 4D-Druck | ProFIT-Projekt, ILB (85062983)

Literatur - Highlights

Synthese von Formgedächtnispolymeren

D. Schönfeld, D. Chalissery, F. Wenz, M. Specht,C. Eberl, T. Pretsch

Actuating Shape Memory Polymer for Thermoresponsive Soft Robotic Gripper and Programmable Materials. Molecules. (2021)

M. Walter, K. Lengsfeld, D. Borschewski, S. Albrecht, P. Kölsch, T. Pretsch, M. Krus, S. Lehmann-Brauns

Shape Memory Polymer Foam for Autonomous Climate-Adaptive Building Envelopes. Buildings. (2022)

Verarbeitung von Formgedächtnispolymeren

M. Walter, F. Friess, M. Krus, S. M. H. Zolanvari, G. Grün, H. Kröber, T. Pretsch

Shape Memory Polymer Foam with Programmable Apertures. Polymers. (2020)

D. Schönfeld, S. Koss, N. Vohl, F. Friess, D. Drescher. T. Pretsch

Dual Stimuli-Responsive Orthodontic Aligners: An In Vitro Study. Materials. (2023)

D. Chalissery, T. Rümmler, F. Ziervogel, C. Eberl, T. Pretsch

Harnessing length and height changes in thermoresponsive programmable materials. Programmable Materials. (2023)

Virtuelles Bauteildesign

D. Chalissery, T. Pretsch, S. Staub, H. Andrä

Additive Manufacturing of Information Carriers Based on Shape Memory Polyester Urethane. Polymers. (2019)

Additive Fertigung

D. Schönfeld, D. Chalissery, F. Wenz, M. Specht, C. Eberl, T. Pretsch

Actuating Shape Memory Polymer for Thermoresponsive Soft Robotic Gripper and Programmable Materials. Molecules. (2021)

D. Chalissery, D. Schönfeld, M. Walter, I. Shklyar, H. Andrae, C. Schwörer, T. Amann, L. Weisheit, T. Pretsch

Highly Shrinkable Objects as Obtained from 4D Printing. Macromolecular Materials and Engineering. (2021)

D. Chalissery, D. Schönfeld, M. Walter, F. Ziervogel, T. Pretsch

Fused Filament Fabrication of Actuating Objects. Macromolecular Materials and Engineering. (2022)

Promotionsarbeit von Dilip Chalissery

Fused filament fabrication to manufacture three- and four-dimensional objects made of shape memory polymers. (2023)

D. Chalissery, T. Pretsch

4D-Printed Tool for Compressing a Shape Memory Polyurethane Foam during Programming. Polymers. (2024)

Thermomechanische Behandlung

N. Mirtschin, T. Pretsch

Designing temperature-memory effects in semicrystalline polyurethane. RSC Advances. (2015)

N. Mirtschin, T. Pretsch

Programming of One- and Two-Step Stress Recovery in a Poly(ester urethane). Polymers. (2017)

Weiterführende Informationen

T. Pretsch, Smart Materials (Hrsg..: H. Boese), Vogel C. Group, 2023, pp. 227-259.