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Tailored Thermosets & Biomaterials

Das Kompetenzfeld Tailored Thermosets and Biomaterials adressiert interdisziplinär die Schwerpunktbereiche Energie, Mobilität und Ökoeffizienz. Fachliches Kernelement ist die Entwicklung von reaktiven multifunktionellen Verbundwerkstoffen im Kontext von umweltverträglichen Herstellungsprozessen und maßgeschneiderten Eigenschaften.

Im Fokus steht die Erschließung eines innovativen „Werkstoffbaukastens“ als Bottom-up Technologieplattform, mit neuen Materialien vorzugsweise aus nachhaltigen Ausgangsstoffen sowie funktionellen Füll- und Verstärkungsstoffen. Besonders Stoffe mit interagierender Wechselwirkung zwischen Matrix und Teilchen und die Nutzung von Wirkprinzipien aus der Natur sind von Interesse. Weiterentwickelt werden Kompetenzen im physikalischen, chemischen und besonders bruch-mechanischen Methodenspektrum.

Schwerpunkte sind die Aufklärung von Strukturen und Eigenschaften auf Mikro-/Nanoskala sowie des Versagensverhaltens (Ermüdungsrissausbreitung, Spannungsrissbildung). Es werden neue Messmethoden wie beispielsweise die Temperaturmodulierte Optische Refraktometrie (TMOR) eingesetzt. Ziel ist also, aus dem Grundlagenverständnis von Morphologien, Mechanismen und korrelierenden Modellen heraus die Werkstoffinnovation zu entwickeln.

Dr.-Ing.

Bernd Wetzel

Techn.-Wiss. Direktor Werkstoffwissenschaft & Kompetenzfeldleiter Tailored Thermosets & Biomaterials

Spezielle Expertise: Multifunktionale Duroplaste, Nanokomposite, Tribologie, Bruchmechanik, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen

Branchen Anwendungen (Beispiele)
Fahrzeugbau Biobasierte Schäume, Triobologische Beschichtungen
Luft- & Raumfahrt Multifunktionale Matrizes
Maschinen- und Anlagenbau Walzenbezüge, Gleitlager
Energietechnik Zähmodifizierte Polymermatrizes
Bauwesen Dauerhafte Armierungen, Isolationsschäume

Spezielle Leistungsmerkmale

  • Breite Expertise in der Werkstoffauswahl, Verarbeitung und Charakterisierung
  • Entwicklung von duroplastischen Verbundwerkstoffen mit maßgeschneiderten, multifunktionalen Eigenschaften
  • Skalierbare Verarbeitungstechnologien und -verfahren nach industriellem Standard
  • Weiterentwicklung von Charakterisierungsmethoden

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Werkstoffe

  • Reaktivsysteme, biobasierte Werkstoffe, Mikro-/Nanofüllstoffe, Holz, Fasern

Typische Fragen

  • Wie kann man die Eigenschaften und die Verarbeitbarkeit von Duroplasten verbessern ohne die Kosten zu erhöhen?
  • Welche Duroplaste sind resistent gegen starke alkalische Medien, um ihre hohe Lebensdauer in der Anwendung zu erreichen?
  • Welchen gleichwertigen oder besseren Ersatzwerkstoff kann man für einen am Markt nicht mehr verfügbaren Werkstoff einsetzen?

Projekte im Kompetenzfeld Tailored Thermosets & Biomaterials

BFKcraft

Basaltfaserlamellen für die statische Gebäudesanierung

Das Projekt erforscht und entwickelt ökoeffiziente Basaltfaserverbundwerkstoff-Lamellen und deren Herstellungsprozesse für Verstärkungssysteme zur statischen Gebäudesanierung.

Biobasierte Holzfaser-Verbundwerkstoffe

Entwicklung eines thermisch stabilen Bio-Verbundwerkstoffs

Entwicklung von umweltverträglicher, biobasierter Polymer-Verbundwerkstoffe für strukturelle Anwendungen im Automobilbau

BIOMAT

Ein offenes Innovationstestfeld für nanoaktivierte biobasierte PUR-Schäume und -Verbundstoffe

Chemisches Recycling von biobasierten PU

EasyEntry2TPC

Thermoplastische Flüssigimprägnierung

Thermoplastische Flüssigimprägnierung für den schnellen Einstieg in die Herstellung kontinuierlich faserverstärkter thermoplastischer Composites auf Basis etablierter Duroplast-Prozessketten

Entwicklung eines Holzwerkstoffes

Entwicklung eines nachhaltigen und leistungsstarken Holzwerkstoffes

Ziel des Projekts ist die Entwicklung nachhaltiger und leistungsfähiger Holzwerkstoffe.

Hochleistungsverbundwerkstoffe

aus duroplastischen Matrizes

nanUVation

Schrumpfarme und UV-härtende Hausanschluss-Inliner

Das Projekt erforscht und entwickelt schrumpfarme sowie haftende faserverstärkte Kunststoffe für die Applikation als Hausanschluss-Inliner unter UV-Aushärtung.

Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld

  • Popov, V.

    Quantifizierung von Defekten in endlosfaserverstärkten Kunststoffen mit Hilfe der Amplituden- und Phaseninformationen im Rahmen der aktiven und passiven Thermografie

  • Klingler, A.

    Morphology and Fracture of Block Copolymer and Core-Shell Rubber Particle Modified Epoxies and their Carbon Fibre Reinforced Composites

  • Kopietz, M.

    Modifizierte, phosphatfreie Organomineralharze in glas- und basaltfaserverstärkten Kunststoffen

  • Hassinger, I.

    Analyse und Entwicklung des Extrusionsprozesses zur Erhöhung der Dispersionsqualität von Nanopartikel-Polyamid 6-Verbundwerkstoffen

  • Zhou, R.

    Nanoparticle-Filled Thermoplastics and Thermoplastic Elastomer: Structure - Property Relationships

  • Noll, A.

    Effektive Multifunktionalität von monomodal, bimodal und multimodal mit Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphit und kurzen Kohlenstofffasern gefülltem Polyphenylensulfid

  • Knör, N. F.

    Einfluss der Verarbeitungstechnologie und Werkstoffzusammensetzung auf die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von thermoplastischen Nanoverbundwerkstoffen

  • Medina, R.

    Rubber Toughened and Nanoparticle Reinforced Epoxy Composites

  • Bittmann, B.

    Ultraschalldispergierung von anorganischen Nanopartikeln in Epoxidharz und Charakterisierung der resultierenden Werkstoffe

  • Siengchin, S.

    Water-Mediated Melt Compounding to Produce Thermoplastic Polymer-Based Nanocomposites: Structure-Property Relationships

  • Harsch, M.

    Methoden und Ansätze zur spannungsarmen Vernetzung von Epoxidharzen

  • Zhang, H.

    Fracture of Nanoparticle Filled Polymer Composites

  • Yang, J.

    Characterization, Modeling and Prediction of the Creep Resistance of Polymer Nanocomposites

  • Wetzel, B.

    Mechanische Eigenschaften von Nanoverbundwerkstoffen aus Epoxydharz und keramischen Nanoparktikeln

  • Wiedmer, S.

    Zur Pultrusion von thermoplastischen Halbzeugen: Prozessanalyse und Modellbildung

  • Gatos, K.G.

    Structure-Property Relationships in Rubber/Layered Silicate Nanocomposites

  • Rosso, P.

    Erfassung und Bewertung von Grenzschichteffekten in neuartigen kohlenstofffaserverstärkten Polymeren

  • Jost, N.

    Vernetzung und Chemorheologie von Duromeren mit hybrider und interpenetrierender Struktur

  • Hoffmann, J.

    Entwicklung einer neuartigen Fertigungstechnik zur Herstellung resorbierbarer Microfibrillarer Composites

  • Rodermund, D.

    Styrolfreie Vinylesterharze zur Verwendung in Verbunddübeln

  • Fuhrmann, I.

    Photochemische Modifizierung von Gummipartikeln - ein Beitrag zur stofflichen Wiederverwertung von Altgummi

  • Barkoula, N.-M.

    Solid particle erosion behaviour of polymers and polymeric composites

  • Papke, N.

    Neue thermoplastische Elastomere mit co-kontinuierlicher Phasenstruktur auf Basis von Polyester/Elastomer Blends unter Verwendung gezielt chemisch funktionalisierter Elastomere

  • Gremmels, J.

    Partieller hygrothermischer Abbau von Polyester-Polyurethan und dessen Anwendung - ein Beitrag zur Entwicklung eines neuen Recyclingverfahrens

  • Bechtold, G.

    Pultrusion von geflochtenen und axial verstärkten Thermoplast-Halbzeugen und deren zerstörungsfreie Porengehaltsbestimmung

    Externe Veröffentlichung "Tailored Thermosets & Biomaterials"

    SUSAAN - SUStainable Antimicrobial and Antiviral Nanocoating
    Flyer (PDF)

    The effect of block copolymer and core-shell rubber hybrid toughening on morphology and fracture of epoxy-based fibre reinforced composites

    Engineering Fracture Mechanics 2018. doi: 10.1016/j.engfrac-mech.2018.06.044

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013794418300778

    Preparation and characterization of bionanocomposite films based on wheat starch and reinforced with cellulose nanocrystals

    https://doi.org/10.1007/s10570-021-04017-z

    Mechanical and Thermal Properties of Basalt Fibre Reinforced Polymer Lamellas for Renovation of Concrete Structures

    https://doi.org/10.3390/polym14040790

    Flexural and fracture mechanical properties of in situ particulate reinforced organomineral hybrid resins modified by organofunctional silanes

    Composites Science and Technology 2019. doi: 10.1016/j.compscitech.2019.02.013

    https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266353818328367

    Chemically Functionalized Cellulose Nanocrystals as Reactive Filler in Bio-Based Polyurethane Foams

    https://doi.org/10.3390/polym13152556

    Temperature-rate induced polymerization and phase separation of block copolymer toughened polymer composites

    https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2022.109329

    Simultaneous access to different types of volume changes and the degree of cure during isothermal polymerization of polymer networks

    doi: 10.3144/expresspolymlett.2022.87

    Eco-friendly and Sustainable Processing of Wood Based Materials

    Green Chem., 2021, DOI: 10.1039/D0GC04430J.

    https://doi.org/10.1039/D0GC04430J

    Reactive Layer Assembly Sustains an Interlocked Structure in Green
    Processed and Scalable High-Performance Layered Wood

    https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c03468

    On volume changes during homopolymerization of polymer networks
    accessed via “Temperature modulated optical refractometry”

    https://doi.org/10.1016/j.tca.2022.179185

    Novel Approach in B-Staging of an Epoxy Resin for Development of rCF Non-Woven Prepregs for RTP Processing

    https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.809.521

    Low velocity impact resistance of thin and toughened carbon fibre reinforced epoxy

    https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2022.109362

    Significance of nickel particles on reducing friction and wear of polyimide subjected to harsh boundary lubrication conditions

    https://doi.org/10.1016/j.triboint.2022.108063

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