Faszination
Formgedächtnis

Formgedächtnispolymere

Formgedächtnispolymere sind Programmierbare Materialien, die über ein beträchtliches Potenzial zur Erschließung neuer Anwendungen verfügen. Die Tatsache, dass sie nach einer thermomechanischen Behandlung, einer sog. Programmierung, dazu imstande sind, thermoreversibel ihre Form zu ändern, macht sie besonders attraktiv. Die zyklische Abfolge von Formänderungen kann beispielsweise Beiträge auf dem Gebiet der Robotik leisten, denn damit werden autarke Systeme, die keine externe Steuerungs- und Regeltechnik erfordern, möglich.

 

Auch können heute auf Temperaturänderungen reagierende Aktoren für verschiedenste Zwecke designt werden: So lassen sich neuartige Positioniersysteme gestalten, sich selbst entfaltende bzw. zusammenlegende Strukturen aufbauen oder Objekte mit sog. »morphenden« Oberflächen herstellen.
 

Unsere Leistungen

Je nach Anforderung führen wir applikationsbezogene Synthesearbeiten durch. Mit Blick auf eine nachhaltige und effiziente Produktion kommen dabei auch biobasierte Rohstoffe zum Einsatz. Die darauffolgende Verarbeitung stimmen wir auf die verwendeten Materialien ab. Wir nehmen zudem die Anpassung spezifischer Eigenschaftsprofile mittels Compoundierung vor. Entsprechend dem Baukastenprinzip steht damit eine große Bandbreite an Materialien mit unterschiedlichsten chemischen und physikalischen Eigenschaften zur Verfügung.

Für die Herstellung von Demonstratoren und Prototypen nutzen wir die Additive Fertigung (3D-Druck). Auf Kundenwunsch qualifizieren wir neue Materialien für die Schmelzschichtung, in Englisch »Fused Filament Fabrication«, und erschließen Pfade zur technischen Realisierung filigraner Druckobjekte. Eine besondere Bedeutung kommt unserer Forschung im 4D-Druck zu. Damit gelingt es uns, Druckobjekte aus Formgedächtnispolymeren aufzubauen, die nach Abschluss des Druckprozesses auf die Veränderung ihrer Umgebungstemperatur mit einem in ihrem Ausmaß vorab festgelegten Formgedächtniseffekt reagieren.

Gerne helfen wir Ihnen weiter und unterstützen Sie mit unserer Expertise!

Polymersynthese

  • biobasierte Monomere
  • Synthese von Formgedächtnispolymeren
  • Polyestersynthese
  • Synthese thermoplastischer Polyurethane
    - Polyesterurethane
    - Polyetherurethane
  • applikationsgerechte Materialoptimierung

Polymerverarbeitung

  • Extrusion: Herstellung von
    - 3D-druckfähigen Filamenten
    - Granulaten, Pulvern, Schläuchen, Folien
  • Compoundierung
  • Spritzguss
  • Schäumen (chemisch/physikalisch)

Virtuelles Bauteildesign

  • Erstellung von 3D-Modellen (CAD)
  • Auslegung von Bauteilen für die
    Additive Fertigung
  • Design filigraner Strukturen
  • Festlegung von Druckpfaden zum
    kontrollierten Schichtaufbau
  • Reverse Engineering

Additive Fertigung

  • Schmelzschichtung (FFF-Verfahren)
    unter Einsatz von
    - Standardmaterialien
    - thermoplastischen Polyurethanen
  • Herstellung von Bauteilen mit Formgedächtniseigenschaften
  • materialgerechte Prozessentwicklung
  • Testung von Materialien auf FFF-Druckern
  • Herstellung filigraner Druckobjekte
  • Multi-Material-3D-Druck
  • Bauteile mit C-Faser-Verstärkung
  • Nachbearbeitung von Druckobjekten
    - Entfernen von Stützstrukturen
    - Bearbeitung mit einem Sandstrahler
    - Lasergravieren und -schneiden
  • 4D-Druck

Thermomechanische
Behandlung

  • Verfahren zur applikationsgerechten Einstellung von
    - Formgedächtniseffekten
      (1W, 2W, multiple)
    - Spannungsgedächtniseffekten
      (1W, 2W, multiple)
  • Untersuchungen zur
    Beständigkeit der Effekte
  • Parameterstudien

Charakterisierung

  • chemisch | physikalisch
  • thermo-mechanisch
  • Formgedächtniseigenschaften
  • Beständigkeit
  • Qualitätskontrolle

Beratung

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

Unsere Forschungsthemen

Wir forschen an komplexen Strukturbauteilen, die sich selbst miteinander verbinden, Materialien mit selbstheilenden Eigenschaften und neuartigen Verschlusstechnologien. Auch die Entwicklung von Druckobjekten, die sich selbst zusammen- oder auseinanderbauen, treiben wir weiter voran. Wenngleich manche dieser Anwendungen futuristisch erscheinen, ist ein Mitdenken von Konzepten für die Wiederverwendung am Ende der Lebensdauer eines mit einem Formgedächtnispolymer ausgerüsteten Produktes stets essentiell.

Mit unserer Expertise leisten wir in verschiedenen Projekten Beiträge im »Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials (CPM)«.
Die Mission des Clusters ist »Design Materials to act like Machines«.  

 

Synthese,
Verarbeitung und
Programmierung von Formgedächtnis-
polymeren

Verfahren zur
Kontrolle der
Formgedächtnis-
eigenschaften

Stimuli-responsive,
multifunktionale
Polymermaterialien