Werkstoffe für die Mobilität von morgen

Rotorprototyp für neue Elektromotoren - Eine gute Kunststoff-Metallhaftung ist entscheidend - (Bild: IKT).

Kunststoffe sind in aller Regel mehr als „bloß“ ein Polymer oder Blend, sondern hochkomplexe Mehrstoffsysteme aus Kettenmolekülen, Additiven und oft auch Fasern und Füllstoffen. Ohne diese Zusätze würden Kunststoffe nicht nur lediglich einen Bruchteil ihrer Leistung bringen – mit ihrer Hilfe werden sie oft erst für ihr spezielles Einsatzgebiet fit gemacht. Hierzu gibt es auch dieses Jahr eine ganze Palette an Neuerungen am Institut für Kunststofftechnik (IKT).

Ein Anwendungsfeld, in dem hochleistungsfähige Kunststoffe reüssieren wie in kaum einem zweiten, ist immer noch die Automobilindustrie. Durch die Elektromobilität kommen hier ganz neue Aufgaben auf sie zu. Ein Beispiel ist die Entwicklung von Elektromotor-Konzepten, die nicht auf Seltenerdmagneten beruhen. Hier werden derzeit sogenannte Synchron-Reluktanzmaschinen diskutiert, die bislang allerdings noch nicht im relevanten Drehzahlbereich betrieben werden können. Am IKT wird daher untersucht, ob Kunststoffe hier womöglich ein neues Rotorkonzept ermöglichen könnten. Kritisch ist dabei vor allem die Festigkeit von Kunststoff-Metall-Verbindungen. Im Mittelpunkt der Studie standen daher verschiedene Oberflächenbehandlungen und Erwärmungskonzepte für den Metalleinsatz. Sie halfen, die Verbindung zwischen Elektroblech und Kunststoff zu stärken. Die Resultate flossen bereits in erste Motor-Prototypen ein; das neue Rotorkonzept wurde sogar auf einem Schleuderprüfstand validiert.

Auch elektronische Systeme werden im Automobilbau immer wichtiger. Diese müssen aber effektiv gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmt werden, sonst können sicherheitskritische Systeme wie Fahrerassistenzsysteme gestört werden. Als Alternative zu schweren metallischen Abschirmungen kommen hier mehr und mehr spritzgegossene Kunststoffgehäuse zum Einsatz, die elektromagnetische Störfelder mit leitfähigen Additiven wie etwa Kohlenstofffasern abschirmen. Als Nachteil gilt, dass Füllstoffanteil, Geometrie und Orientierung dieser anisotrop strukturierten Zusätze die präzise Auslegung der Bauteile erschweren. Hier könnten Simulationen weiterhelfen, die allerdings nicht nur ein umfassendes Verständnis der Materialeigenschaften dieser Additive erfordern, sondern auch detaillierte Messungen ihrer elektrischen und fertigungsspezifischen Eigenschaften voraussetzen. Am IKT ist es nun gelungen, nicht nur die Faser-Mikrostruktur, sondern auch ihren Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit des Bauteils in Simulationen zu berücksichtigen.

Diese und weitere aktuelle Themen aus dem Bereich der praxisrelevanten Kunststofftechnik stehen im Mittelpunkt des 29. Stuttgarter Kunststoffkolloquiums des Instituts für Kunststofftechnik (IKT) der Uni Stuttgart vom 17. bis zum 21. Februar 2025. Die ersten drei Tage, vom Montag, den 17. Februar 2025, bis Mittwoch, den 19. Februar 2025, werden als „virtuelle“ Tagung durchgeführt. Die Teilnahme ist kostenlos, es ist aber eine Anmeldung erforderlich.

Am Donnerstag, den 20. Februar 2025, und am Freitag, den 21. Februar 2025, geht die Tagung in einen Präsenzteil über. Der Freitag steht unter den Leitthemen „Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen“ mit mehreren Plenarvorträgen und einer Podiumsdiskussion mit namhaften Vertretern aus Industrie und Politik. Anmeldungen sind noch bis zum 6. Februar 2025 möglich.

Auf einer Abendveranstaltung am Donnerstag, den 20. Februar 2025, gilt es außerdem, „60 Jahre Kunststofftechnik in Stuttgart“ zu feiern. Hier wird auch der renommierte Ensinger-Preis verliehen. Am Nachmittag des gleichen Tages (17 Uhr) werden auch das neue Rheometrie-Labor und das neue Compoundier-Technikum des Instituts eröffnet.

„29. Stuttgarter Kunststoffkolloquium“ - 17.-21. Februar 2025
17.-19. Februar 2025 - virtuell
20.-21. Februar 2025 - Präsenz in Stuttgart

Weitere Informationen:
www.ikt.uni-stuttgart.de/29.-stuttgarter-kunststoffkolloquium, www.ikt.uni-stuttgart.de, www.uni-stuttgart.de

Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT), Stuttgart

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