TITK: Bio-Klebstoff, Metalldruck-Filamente und Leichtbau-Tapes

Robotergestütztes Tapelegen im Technikum des TITK Rudolstadt. Maschinenführer Sandro Eippert in Aktion - (Bild: TITK / Steffen Beikirch).

Auf der K 2025 präsentieren das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. und seine beiden Tochterunternehmen OMPG und Smartpolymer ihre Produkte und Dienstleistungen, darunter den mehrfach preisgekrönten Bio-Schmelzklebstoff "Caremelt", hochgefüllte Filamente für den Metall-3D-Druck oder carbonfaserverstärkte Tapes für anspruchsvolle Leichtbau-Anwendungen.

Leichtbau-Tapes
Unidirektional verstärkte Tapes gelten als Schlüsselmaterialien für den effizienten und nachhaltigen Leichtbau. Sie ermöglichen es, Bauteile gezielt, ressourcenschonend und leistungsoptimiert herzustellen, indem Fasern exakt dort platziert werden, wo sie für die mechanische Belastung benötigt werden. Damit stehen maßgeschneiderte Halbzeuge für den Leichtbau zur Verfügung. Auf der K 2025 zeigt das TITK hierzu die Ergebnisse eines Forschungsprojekts: neue, trockene Schmalbandgelege auf Basis von 50K Carbonfaserrovings. Diese Tapes wurden mit angepassten Nähgarnen und einer verbesserten Thermofixierung produziert und in einem automatisierten, robotergestützten Tapelegeverfahren verarbeitet.

Bei der Firma Kneisz Design aus Weimar wird eine Duftkugel aus Holzspänen mit dem Bio-Schmelzklebstoff "Caremelt" verarbeitet - (Bild: Kneisz Design).

Bio-Klebstoff
Andere Exponate der TITK-Gruppe sollen das zunehmende Interesse der Industrie am mehrfach preisgekrönten Bio-Schmelzklebstoff "Caremelt" dokumentieren. Als laut Anbieter erster vollständig biobasierter und bioabbaubarer Schmelzklebstoff soll er laut komplett ohne fossile Ressourcen auskommen und somit die Möglichkeit bieten, Produkte, die bereits nachhaltig hergestellt werden, nun vollständig umweltfreundlich zu gestalten. Die potenziellen Anwendungsgebiete von "Caremelt" sind vielfältig. Sie reichen von der Verpackungs-, Hygiene- und Textilindustrie über die Automotive-Branche bis hin zur Schuh-, Holz-, und Möbelindustrie.

Auf ein ganz anderes Einsatzgebiet zielen polymerbasierte Strahlungselemente für dielektrische Resonatorantennen. Diese sehr spezifischen Bauteile finden Verwendung in Antennen für lokale Breitbandsysteme der Industrie, Forst- und Landwirtschaft, für Sicherheitsdienste sowie für WLAN-Hotspots des Gebäudefunks und in Verkehrsmitteln. Das TITK forscht schon länger an diesen Polymerhalbzeugen. Das Ziel der Untersuchungen bestand in der Entwicklung dielektrisch gefüllter Polymersubstrate und -halbzeuge, die sich als Strahlungselemente zunächst in Hotspotantennen zwischen 2 bis 3,7 GHz und 5 bis 6 GHz aber auch bei höheren Frequenzen im 5G-Bereich verwenden lassen. Hierfür wurden Polymerkomposite mit keramischen Komponenten wie Titanaten mit hohem Füllgrad und Permittivität sowohl unter Einsatz klassischer Kunststoffverarbeitungsverfahren, wie Extrusion, Spritzguss und Formpressen, aber auch mittels additiver Fertigungstechnologie wie dem FFF-Verfahren (Fused Filament Fabrication) zu den Strahlungselementen verarbeitet. Die eingesetzten dielektrischen Polymerkomposite sind auch bei sehr hohen Füllgraden thermoplastisch verarbeitbar, so dass gegenüber kommerziellen Laminatverbunden ein größerer Permittivitätsbereich abgedeckt werden kann.

Metalldruck-Filamente
Wie sich die Verarbeitungsprozesse für den Metall-3D-Druck nachhaltig und kreislauffähig gestalten lassen, hat das TITK gemeinsam mit dem ifw – Günther-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung (Jena) und der GFE – Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung (Schmalkalden) erforscht. Seit Juni ist das Projekt "Kreislaufoptimierte Prozesskette für die additive Fertigung von metallischen Werkzeugkomponenten über Materialextrusion" nun beendet, sodass auf der K 2025 konkrete Ergebnisse vorgestellt werden können.

Das TITK produzierte Filamente für den FFF-Druck aus eigens entwickelten Blends, die einen Füllgrad von bis zu 90 Gewichtsprozent Metallpulver aufweisen. Nach dem Verdrucken der Filamente wird der Kunststoff erst über Lösungsmittel und dann thermisch entfernt. Nach dem anschließenden Sintern liegt ein dichtes, rein metallisches Bauteil vor.

Konventionell verfügbare Filamente benötigen laut TITK toxische oder brennbare Lösungsmittel zum Entbindern. Bei den am TITK entwickelten Endlosfäden sollen dagegen Wasser oder wasserbasierte Lösungsmittel vor dem Ofenprozess genutzt werden können. Mit der Rückgewinnung des gelösten Binders und einer funktionsintegrierten Leichtbauweise sollen die Bauteile zudem noch einen Beitrag zur Ressourcenschonung leisten. In einem Folgeprojekt sollen nun weitere Bindersysteme mit anderen Stahlsorten und auch keramischen Füllstoffen untersucht werden.

K 2025, 08.-15. Oktober 2025, Düsseldorf, Halle 7, Ebene 0, Stand B24

Weitere Informationen: www.titk.de

Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK e.V.), Rudolstadt

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