Fraunhofer auf der K 2025: Digitale Lösungen für die Kunststoff- und Kautschukindustrie

Unter dem Motto »Leichter – Dauerhafter – Digitaler« präsentiert das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM vom 8. bis 15. Oktober 2025 auf der K 2025 in Düsseldorf seine Technologien und Softwarelösungen für die Kunststoff- und Kautschukindustrie. Am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand zeigen die Forschenden ihre neuesten Entwicklungen zur digitalen Materialsimulation, Qualitätssicherung und Prozessoptimierung.

Simulation von Spinnverfahren für optimierte Filamente
Im Projekt „VISPI – Virtuelles Spinnen“ entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer ITWM eine Simulationssoftware, die industrielle Spinnprozesse für High-Tech-Fasern digital abbildet und optimiert. Dabei werden die komplexen physikalischen Abläufe beim Spinnen – etwa bei der Herstellung von Glaswolle oder Polymerfasern – möglichst realistisch nachgebildet, um Materialverbrauch, Energiebedarf und Produktqualität zu verbessern. Die Software VISPI erlaubt die Eingabe von Prozessparametern wie Düsengeometrie, Massenstrom, Temperatur, Viskosität. Sie modelliert die Strömungsdynamik und die Rückwirkung der Fasern auf die Luftströmung und analysiert Turbulenzen, Totzonen und das Abkühlverhalten der Filamente. Ein integriertes Materialdatenbankmodul unterstützt die Auswahl geeigneter Polymere.

„Mit VISPI testen und verbessern wir komplexe Spinnprozesse virtuell. So lassen sich Ressourcen einsparen und die Qualität der Produkte erhöhen. Unternehmen profitieren von geringeren Fehlinvestitionen beim Upscaling und steigern ihre Wettbewerbsfähigkeit“, sagt Dr. Walter Arne, einer der Entwickler der Software.

Mit FOAM präsentieren Forschende des Fraunhofer ITWM eine Software, die die Ausdehnung und Formfüllung von PU-Schäumen in beliebigen Geometrien simuliert. Sie dient der digitalen Auslegung und Optimierung von Bauteilen mit Schaumfüllung – etwa in Kühlgeräten, Batteriemodulen, Autositzen oder Sandwichpaneelen. Ziel ist es, eine gleichmäßige Schaumverteilung und optimale thermische sowie mechanische Eigenschaften sicherzustellen. Die Software nutzt einen Digitalen Zwilling, der den gesamten Entwicklungs- und Produktionsprozess virtuell abbildet. Dabei berücksichtigt sie komplexe Anforderungen wie Entlüftungspunkte, Materialbedarf, Düsenbewegung und Gasvermeidung. Die Modellparameter werden automatisiert aus realen Schäumversuchen abgeleitet. „Unsere Simulationen helfen dabei, Materialeinsatz und Entwicklungszeit deutlich zu reduzieren – ein echter Mehrwert für die Industrie“, erklärt Dr. Konrad Steiner, Bereichsleiter „Prozesse und Materialien“ sowie Abteilungsleiter „Strömungsprozesse“ am Fraunhofer ITWM.

Digitale Auslegung des Laugenbehälters einer Waschmaschine 
Außerdem präsentieren Forschende das Projekt „DigiLaugBeh“, in dem sie einen Laugenbehälter von Waschmaschinen durch digitale Simulationen energieeffizienter und ressourcenschonender gestalten. Im Fokus steht die Entwicklung eines Digitalen Zwillings, mit dem Material und Bauteile virtuell optimiert werden. Statt der bisher üblichen kurzfaserverstärkten Thermoplasten kommen langfaserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz, die eine höhere Lebensdauer und bessere mechanische Eigenschaften bieten.
Die Simulationen berücksichtigen sowohl Makro- als auch Mikroebenen, inklusive Spritzgussverfahren und Umweltbilanz. So entsteht ein robuster, langlebiger Laugenbehälter, der auch bei höheren Schleudergeschwindigkeiten stabil bleibt.

Die Projekte und Technologien des Fraunhofer ITWM zeigen, wie digitale Simulationen und präzise Messtechnik zur Optimierung von Materialien, Prozessen und Produkten beitragen – von Schaumfüllung über Faserprozesse bis zur Rohrinspektion. So entstehen ressourcenschonendere Entwicklungen, höhere Qualität und wirtschaftliche Vorteile für die Industrie.