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Lehrstuhl Metallische Werkstoffe

Lehrstuhl Polymere Werkstoffe

Lehrstuhl Werkstoffverarbeitung

Prof. Dr.-Ing.
Volker Altstädt

Tel: 09 21 - 55 -7471
Fax: 09 21 - 55 -7473
E-Mail:   altstaedt@uni-bayreuth.de 
  www.polymer-engineering.de

 

Lehrstuhl Polymere Werkstoffe

Polymere Werkstoffe begegnen uns jeden Tag aufs Neue. Das beginnt schon beim morgendlichen Zähneputzen. So besteht eine Zahnbürste meist aus einem Hart-Weich-Verbund zweier Kunststoffe und wird über das Spritzgießverfahren hergestellt. Auch beim Griff zur Milchtüte oder den Cornflakes am Frühstückstisch hat uns die Welt der Kunststoffe fest in der Hand. So besteht die Folie in der Cornflakes-Verpackung aus mehreren hauchdünnen Schichten von Kunststoffen, um verschiedene individuelle Eigenschaften zu vereinen. So bleiben die Flakes zum Beispiel länger frisch.
Der Weg zur Schule zeigt weitere Beispiele für den Einsatz von Polymeren. Das Fahrrad besitzt teilweise Faserverbundbauteile, um Gewicht einzusparen. Im Auto sitzen wir bequem auf Polstern aus verschiedenen Schaumstoffen, der Türgriff hat eine angenehme Soft-Touch Oberfläche und der Stoßfänger sorgt mit seinem Materialverbund aus glasfaserverstärktem PP und EPP als Kernmaterial für mehr Sicherheit. Vor allem der Einsatz geschäumter Materialien im Auto führt zu einem geringeren Gewicht und sorgt damit für einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch.
Auch im Sport kommen Funktionsmaterialien zum Einsatz, die beispielsweise durch den Einsatz von Silber-Ionen in der Faser die Geruchsbildung hemmen.

Der Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe beschäftigt sich mit vielen dieser Bereiche:

Forschungsgebiete:

Polymerblends:
Wenn man zwei Polymere zur Verfügung hat, die zwar jedes für sich gesehen gute, aber eben sehr spezifische Eigenschaften haben, kann man versuchen eine Mischung daraus zu machen, um eine Kombination der Eigenschaften zu erreichen. So kann beispielsweise ein Material, das erst bei sehr hohen Temperaturen weich wird und damit kaum zu verarbeiten ist, über eine weitere niedrig-schmelzende Komponente, so eingestellt werden, dass einerseits die guten mechanischen Eigenschaften des hochschmelzenden Materials bestehen bleiben, aber auch die guten Verarbeitungseigenschaften gewährleistet sind. Damit können relativ einfach über die Kombination bestehender Materialien neue Eigenschaften realisiert werden.


epp

Polymerschäume:
Jeder hat eigentlich schon einmal polymere Schäume in der Hand gehabt – zum Beispiel in Form von Styropor®. Doch derartige Schäume begegnen uns noch viel häufiger, beispielsweise in Autositzen, dem Sofa, aber auch in Bereichen, in denen man sie gar nicht vermutet. Dabei übernehmen Schäume vielfältige Aufgaben: sie können als Dämmmaterial in Häusern verwendet werden, als Schutzverpackung für den neuen Flachbildfernseher, aber auch zur Schallisolierung oder einfach um Gewicht und Rohstoff einzusparen.

 

loser rasen

Ein innovativer Spezialschaum ist das EPP (expandiertes Polypropylen):
Aus losen, expandierten Kunststoffperlen entstehen homogene Formteile – mittels Wasserdampf und durch die Wirkung von Temperatur und Druck.
EPP kann man auch dort finden, wo man es auf den ersten Blick gar nicht vermutet: In Fußballstadien, denn expandiertes Polypropylen stellt eine ideale Unterlage für Kunstrasen dar.
Die EPP-Bodenplatten bestechen nicht nur mit ihrer Dämpfungswirkung, sie sind auch ultra leicht und lassen sich überall kostengünstig und umweltfreundlich transportieren. Ein weiterer Vorteil: Die EPP-Bodenplatten können, wie Mosaiksteine, problemlos aneinander gefügt werden. Im Nu entsteht eine große Unterlage für den Kunstrasen.
Bei diesen Eigenschaften von EPP stellt sich dem Fußballfan die Frage: Kann das federleichte EPP-Material jetzige und zukünftige Fußballgiganten so problemlos tragen? Natürlich. Schließlich verschmelzen die kleinen, geschäumten Kunststoffperlen unter enormer Hitze zu einem überaus stabilen und festen Material, das jede Fußballgröße problemlos aushält.

 

 

faserverbund

Faserverbundwerkstoffe:
Was macht die neue Generation der großen Passagierflugzeuge aus? Sie bestehen zu mehr als 50 % aus Faserverbundwerkstoffen. Und sparen damit richtig viel Gewicht ein, was dazu führt, dass mehr Passagiere auf einmal transportiert werden können. Dabei ist aber wichtig, die richtige Kombination aus Faser und Matrix zu wählen, um Unfälle zu verhindern.
Aber auch im Automobilsektor werden Faserverbundwerkstoffe immer wichtiger. Um bei den neuen Elektromobilen noch mehr Gewicht einzusparen und damit größere Reichweiten zu erreichen, wird ebenfalls das High-Tech-Material eingesetzt.
Und was macht Windräder immer größer und damit leistungsfähiger? Ebenfalls die Faserverbundtechnologie. So konnte die Leistung in den letzten xx Jahren von xx auf xy gesteigert werden. Um auch in der Zukunft alternative Energien immer mehr nutzen zu können, wird auch weiterhin daran an der Verbesserung der Windtechnologie gearbeitet.


ermüdung

Ermüdung:
Die Verwendung von Kunstoffbauteilen im Flugzeugbereich und der Windtechnologie führt natürlich auch zu Fragestellungen hinsichtlich der Haltbarkeit der Materialien. Häufig treten schwingende Belastungen auf, die dazu führen können, dass ein Material frühzeitig kaputt geht. Am einfachsten kann man sich das an einer Plastiktüte vorstellen: Wenn man die vollbepackt aus dem Supermarkt nach Hause trägt, kann es passieren, dass sie unterwegs reißt – weil durch die Bewegung das Material müde wird und nachgibt. Im Vergleich dazu wird erst mal nichts passieren, wenn man die gleiche Tüte an die Tür hängt und dort belässt. Denn dabei hat man keine schwingende Last die einwirkt. Das gleiche kann auch bei scheinbar viel härteren Materialien passieren: weil Schwingungen ein Material anders belasten als wenn es einfach runterfällt. Untersuchen kann man solche Versagensmechanismen mittels eines servohydraulischen Prüfstandes, aber auch an einem sogenannten Fallturm. Damit können schwingende und schlagartige Belastungen nachgestellt werden.


nano

Nanocomposites:
Nano hat eigentlich jeder schon mal gehört. Nano-Additive sind so klein, dass sie mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind. Auch in Kunststoffen werden immer häufiger Nano-Additive zugesetzt, um die Eigenschaften zu verbessern. Diese Additive können zum Beispiel verhindern, dass Polymere so leicht in Flammen aufgehen. Dabei beschäftigt sich der Lehrstuhl mit verschiedenen Additiven, die als Stäbchen, Fasern, Kugeln oder Plättchen vorliegen können und aufgrund ihrer Form unterschiedliche Eigenschaften im Polymer hervorrufen. Da hier die Einarbeitung eine große Rolle spielt, stehen dem Lehrstuhl verschiedene Anlagen wie Extruder und Kneter zur Verfügung.

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Universität Bayreuth

Anfrage

0921 / 55-7121