Fraunhofer Umsicht: Verbundprojekt „HighTechPLA“ – Enticklung eines biobasierten Hochleistungskunststoffs für die Elektroindustrie

Brennbarkeitstest - (Bild: Fraunhofer Umsicht).

Im zweijährigen Verbundprojekt „HighTechPLA“ entwickelt das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht gemeinsam mit Industriepartnern ein biobasiertes Hochleistungscompound auf Basis von Polymilchsäure (PLA) für den Einsatz in der Elektroindustrie. Beteiligt sind FKuR Kunststoff GmbH, Georg Schlegel GmbH & Co. KG, Bodo Ehmann GmbH, Werner Langer GmbH & Co. KG sowie LED Linear GmbH.

Kunststoffe übernehmen in der Elektro- und Elektronikindustrie zentrale Funktionen, insbesondere zur elektrischen Isolation und zum Schutz von Bauteilen. Entsprechend müssen die eingesetzten Materialien spezifische Anforderungen erfüllen, darunter Wärmeformbeständigkeit, Flammschutz und mechanische Belastbarkeit. Derzeit dominieren fossilbasierte Kunststoffe wie Polyamide oder Polycarbonate. Biobasierte Alternativen mit vergleichbaren Eigenschaften stehen bislang nur eingeschränkt zur Verfügung.

In Deutschland werden jährlich rund eine Million Tonnen Kunststoffe im Elektro- und Elektronikbereich verarbeitet. Der Anteil fossilbasierter Materialien ist dabei hoch, Rezyklate spielen eine untergeordnete Rolle. Vor diesem Hintergrund zielt das Projekt darauf ab, eine biobasierte Materialalternative zu entwickeln, die technisch und verfahrenstechnisch mit etablierten Werkstoffen konkurrieren kann.

Eine zentrale Herausforderung besteht darin, PLA so zu modifizieren, dass mehrere funktionale Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden. Eigenschaften wie Kristallisationsverhalten, Schlagzähigkeit und Flammschutz beeinflussen sich gegenseitig und erfordern eine abgestimmte Material- und Prozessentwicklung. Gleichzeitig muss das Material für konventionelle Spritzgießverfahren geeignet und wirtschaftlich einsetzbar sein.

Das Projektkonsortium bündelt Kompetenzen aus Werkstoffentwicklung, Spritzguss und Produktionsentwicklung. Zunächst soll ein vertieftes Verständnis der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in PLA-Compounds erarbeitet werden. Darauf aufbauend wird ein Struktur-Eigenschaftsmodell entwickelt, das die Simulation von Rezepturen und Verarbeitungsprozessen ermöglicht. Die Ergebnisse sollen in realen Produktionsanlagen validiert werden.

Durch die enge Verzahnung von Material- und Verfahrensentwicklung soll sichergestellt werden, dass die Zykluszeiten im Spritzguss mit konventionellen Prozessen vergleichbar bleiben. Ziel des Projekts ist es, die entwickelten Materialien in marktfähige Anwendungen für elektronische Bauteile zu überführen. Darüber hinaus wird geprüft, inwieweit die Ergebnisse auf weitere Branchen übertragbar sind.

Das Projekt „HighTechPLA“ wird im Auftrag und aus Mitteln des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert.

Weitere Informationen: www.umsicht.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht, Oberhausen

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