Leichtbau, Reifen, Industrie 4.0: 11 Millionen Euro für Zukunftstechnologien am Fraunhofer PAZ Schkopau

Mit 1000 m² zusätzlicher Fläche und neuen Anlagen für den thermoplastbasierten Leichtbau, nachhaltige Reifenanwendungen sowie digitale Bauteilentwicklung und Produktionsprozesse in der Kunststoffverarbeitung ist der Bereich Polymerverarbeitung am Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ in Schkopau erweitert worden. Aus Mitteln der Europäischen Union, des Landes Sachsen-Anhalt und der Fraunhofer-Gesellschaft wurden insgesamt gut 11 Millionen Euro in den heute eröffneten Erweiterungsbau investiert.

Schkopau Pilotanlagenzentrum
© Fraunhofer IMWS/Lynne Tiller
Prof. Peter Michel, Prof. Armin Willingmann, Prof. Michael Bartke und Prof. Matthias Petzold eröffneten den Erweiterungsbau.

Das Fraunhofer PAZ Schkopau kombiniert als gemeinsame Einrichtung Kompetenzen der Polymersynthese des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP (Potsdam) und der Polymerverarbeitung des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS (Halle/Saale). Schwerpunkt der Forschungseinrichtung ist die Maßstabsübertragung, also das Überführen neuer Ergebnisse und Ideen aus der Forschung in Größenordnungen, die für die Industrie relevant sind. Unternehmen wie Polymerhersteller, Anlagenbauer oder aus der Automobilindustrie werden so bei der Kommerzialisierung neuer Produkte und Herstellungsverfahren unterstützt.

»Die Wirtschaft in Sachsen-Anhalt erlebt mit Blick auf die fortschreitende Digitalisierung sowie dem Wandel hin zur Elektromobilität und nachhaltigem Wirtschaften tiefgreifende Umbrüche. Damit die Unternehmen des Landes die damit einhergehenden Chancen nutzen können, investiert das Land in wirtschaftsnahe Forschungseinrichtungen wie das Fraunhofer PAZ. Unternehmen können in Kooperation mit diesen exzellenten Einrichtungen innovative Produkte entwickeln und dadurch in bewegten Zeiten ihre Wettbewerbsfähigkeit sichern«, erklärt Sachsen-Anhalts Wissenschaftsminister Prof. Armin Willingmann. »Gerade für die Automotive- und Chemieindustrie hat sich das Fraunhofer PAZ zu einem wichtigen Kooperationspartner entwickelt und als erfolgreiche Schnittstelle zwischen exzellenter Forschung und industrieller Anwendung etabliert.«

Die erweiterten Räumlichkeiten und neu installierten Geräte im Bereich Polymerverarbeitung bieten insbesondere deutlich verbesserte Möglichkeiten für die Herstellung von thermoplastischen Faserverbund-Bauteilen in Großserie. Diese Technologie ist besonders wichtig für den automobilen Leichtbau – je leichter ein Fahrzeug ist, desto weniger Treibstoff verbraucht es oder desto größer ist seine Reichweite in der E-Mobilität. Die Forschungsarbeiten zielen auf die Herstellung hoch belastbarer Kunststoffbauteile in Zykluszeiten von unter einer Minute ab. Dafür stehen jetzt hochschnelle Handlinggeräte und -maschinen in allen Produktionsschritten (Preformen, Hot-Handling und Spritzguss) zur Verfügung. Ebenso ist nun die Integration von Sensoren in verschiedenen Phasen des Verarbeitungsprozesses möglich. »Das ist eine entscheidende Voraussetzung für digitale Bauteilentwicklung und digitale Produktionsprozesse im Rahmen der Industrie 4.0. Wir gewinnen Daten auf verschiedenen Ebenen, durch deren Verknüpfung neue, anwendungsspezifische Konfigurationen von Bauteilen möglich werden, neue Tools zur Fehlererkennung und eine nachhaltige Produktion in der Kunststoffverarbeitung«, sagt Prof. Peter Michel, der als Leiter des Geschäftsfelds Polymeranwendungen am Fraunhofer IMWS den Bereich Polymerverarbeitung am Fraunhofer PAZ verantwortet. »Durch die Erweiterung können wir unseren Kunden ein noch attraktiveres Portfolio an Kompetenzen und Geräten zur Verfügung stellen und eine herausragende Forschungs-Infrastruktur für die regionale chemische Industrie anbieten«, sagt Michel.

Ein zweiter Schwerpunkt des erweiterten Profils liegt auf innovativen Kautschuktechnologien, die eine Optimierung bei Haftung (Rollwiderstand), Verschleiß und Abrieb (geringere Mikroplastik-Belastung der Umwelt) von Reifen sowie verbesserte Möglichkeiten zur Kreislaufnutzung (Runderneuerung, Recycling) bieten. Im neuen Technikum stehen Aufbereitungstechnologien für innovative Kautschukcompounds im Pilotmaßstab (Innenmischer, Vulkanisator, Extruder, Walzwerk) zur Verfügung, auch hier einschließlich der Berücksichtigung digitaler Möglichkeiten. Das Fraunhofer PAZ ist die einzige Forschungseinrichtung weltweit, die über einen Tandemkneter verfügt, was die Erzeugung verbesserter Kautschukmischungen mit neuartigen Morphologien im Pilotmaßstab möglich macht. Zudem sind die 28 Mitarbeitenden im Bereich Polymerverarbeitung nun bestens für Erprobung und Anwendung neuartiger Elastomere, Füllstoffe und Additive gerüstet und werden sich künftig noch stärker mit der Weiterentwicklung von synthetischem Kautschuk, auch aus biobasierten Quellen, beschäftigen.

»Nachhaltigkeit und Digitalisierung sind Megatrends, die erheblichen Forschungsbedarf mit sich bringen. Aktuell sehen wir auch bei unseren Kunden aus der Kunststoffindustrie ein sehr starkes Interesse an Lösungen aus der Bioökonomie und Kreislaufwirtschaft. Ich freue mich sehr, dass wir mit den erweiterten Möglichkeiten in Schkopau wichtige Beiträge für innovative Leichtbaumaterialien liefern werden und darüber hinaus die Arbeiten zu nachhaltigen Reifenmaterialien weiter ausbauen können. Diese Ansätze ergänzen sich sehr gut mit den Zukunftsthemen unseres Instituts«, sagt Prof. Matthias Petzold, kommissarischer Leiter des Fraunhofer IMWS.

Prof. Michael Bartke, Leiter des Fraunhofer PAZ und des Bereichs Polymersynthese, unterstreicht: »Mit der Erweiterung des Pilotanlagenzentrums im Bereich Polymerverarbeitung vergrößern wir das Portfolio an experimentellen Möglichkeiten erheblich. Auch den Bereich Polymersynthese bauen wir aktuell mit einem neuen Gebäude und neuen Anlagen stark aus. Die Inbetriebnahme ist hier für 2022 geplant. Dann werden unsere Kunden der chemischen und der kunststoffverarbeitenden Industrie in höchstem Maße von unserem umfangreichen Angebot profitieren können – vom Monomer bis zum geprüften Bauteil.«