From the Sector

The AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. – has once again announced the winners of its prestigious Innovation Awards. Decided by an expert jury, the awards recognise and honour sustainable innovations in three categories: “Innovative Products/Applications”, “Innovative Processes” and “Research and Science”.

Overview of all the winners in the three categories:

Category “Innovative Products/Applications”
1st Place: “Directly-cooled electric motor with integral lightweight housing made of fibre reinforced polymers - DEmiL” – developed by the Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT, Pfinztal, Germany, in partnership with the Karlsruhe Institute of Technology and Sumitomo Bakelite Co., Ltd.*

2nd Place: “Intrinsically Reprocessable, Repairable and Recyclable (3R) thermoset composites for more Competitive and Sustainable Industries” – developed by cidetec, Donostia-San Sebastian, Spain*

3rd Place: “Fireproof composite metal hybrid structure – LEO® fire protection sandwich with integrated Hyconnect steel-glass hybrid connector” – developed by SAERTEX GmbH & Co. KG and Hyconnect GmbH.*

Category “Innovative Processes”
1st Place: “Robotised Injection Moulding (ROBIN)” – developed by Robin, Dresden with the Institute for Lightweight Engineering and Polymer Technology at the TU Dresden*

2nd Place: “Omega stringer from the roll” – developed by the German Aerospace Center, Braunschweig*

3rd Place: “Hybrid die-casting – manufacturing of intrinsic CFRP-aluminium composite structures in aluminium high-pressure die-casting” – developed by Faserinstitut Bremen e. V. with Fraunhofer IFAM, Bremen*

Category “Research and Science”:
1st Place: “New high-temperature resistant UP resins and toughening agents” – developed by Münster University of Applied Sciences with BASF SE Global New Business Development, Leibniz Institute for Polymer Research e. V., Saertex multicom GmbH*

2nd Place: “Scientific basis for the industrial application of the thermoplastic resin transfer moulding (T-RTM) process” – developed by Fraunhofer Institute for Chemical Technology ICT, Pfinztal*

3rd Place: “The material- and energy-efficient production of turbine struts by the integrative combination of thermoset fibre reinforced materials” – developed by the Institute of Polymer Technology, University of Erlangen-Nuremberg with the German Aerospace Center, Gubesch Group, Schmidt WFT, Siebenwurst, Raschig.

Award ceremony on the Internet for the first time
For the first time, due to the Covid-19 pandemic, the award ceremony took place as an online event on 12 November 2020. Many of the award winners’ innovations will be presented again in this year’s AVK Innovation Award brochure. This will be available online: https://www.avk-tv.de/innovationaward.php

*Please see attached document for more information.

Market and technology analysis confirms big potential for tape inserts in the injection molding process. Following the finalization of a major consortial project led by the Aachen Center for Integrative Lightweight Production (AZL) and the Institute for Plastics Processing at RWTH Aachen University (IKV), the result is clear: tape inserts offer enormous potential for injection molding parts. For suitable components, product costs and component properties can be positively influenced.

In cooperation with 20 industrial partners, the two renowned Aachen research institutes AZL and IKV carried out a detailed analysis of tape inserts in injection molded components over a period of eight months. The tapes, which are a few tenths of a millimeter thick, are continuous fibers, typically made of glass or carbon, completely impregnated and embedded in a thermoplastic matrix. The tapes can be precisely aligned to the loads in a component and are used primarily in high-performance applications with the aim of weight reduction. The aim of the conducted analysis was the identification of potential applications and the estimation of a wider range of applications.

The project was divided into several phases: Phase I was used to identify the current status. In 20 interviews with representative companies of the injection molding industry, the researchers gathered why tape inserts have rarely been taken into account so far, when defining the material concepts to be analyzed. The lack of information about the material class, the procedure and tools for the development process and the necessary production technologies were cited as major challenges. This is where the consortium will take action and provide comprehensive information during the “Technology Information Day” on the extensively prepared state of the art and the high degree of maturity of the supply chain. Based on the status quo, they developed a methodology for analyzing the technological and economic potential of tape inserts in injection molding applications.

Both the previous results and the planned follow-up projects are the subject of the “Technology Information Day" at K 2019, to which the companies involved in the study, the AZL and IKV, invite all companies along the value chain, from raw material manufacturers to injection molders to OEMs. (Date: 18th October 2019, 10:00 am to 1:30 pm, Trade Fair Düsseldorf CCD South, Room 002).

The consortium, amongst others consisting of Asahi Kasei Europe GmbH, BASF SE, Borealis AG, BÜFA Thermoplastic Composites GmbH & Co. KG, ENGEL AUSTRIA GmbH, Huesker Synthetic GmbH, LG Hausys R&D Center, Mitsui Chemicals, Nippon Electric Glass, Polyscope Polymers BV, POLYTEC GROUP, Simcon kunststofftechnische Software GmbH, SABIC and Toray International Europe GmbH, is inviting to the “Technology Information Day” at K 2019. The goal is to inform about the technology and to identify topics for future collaboration.

• Textile Intelligenz made in Germany – Messehighlight: zukunftsweisender Cabrioverdeckstoff

Von intelligenten Geweben für Automotive, Aircraft und Rail, über Absorber bis hin zu Outdoor-Textilien: Schmitz Textiles, Tochtergesellschaft der Schmitz-Werke GmbH + Co. KG, präsentiert auf der Techtextil und Texprocess 2019 umfassende textile Kompetenz. Diese zeigt sich in den Produkten der drei Marken mobiltex, drapilux und swela.

Der Spezialist für die textile Ausstattung in den Bereichen Automobil, Nutzfahrzeuge, Eisenbahn, Luftfahrt, Industrie und Verkehr mobiltex stellt erstmals auf der Messe einen völlig neuen Cabrioverdeckstoff vor. Ebenfalls in dieser Form neu auf dem Markt sind die textilen akustischen Lösungen von drapilux. swela, eine der führenden Marken für Sonnenschutz-Textilien, Outdoor-Bezugsstoffe und maritime Stoffe, zeigt fünf Innovationen in großer Farbauswahl. Besonderheit der qualitativ hochwertigen Textilien aller drei Marken sind ihre mechanischen und intelligenten Funktionen sowie ihre Schutzeigenschaften.

Highlight ist ein völlig neuer Cabrioverdeckstoff: mobiltex 388. Das Produkt hat signifikant weniger „White Marks“, Knickfalten, Krähenfüße, Fadenverschiebungen und Einfallstellen als vergleichbare Stoffe. Die Entwicklung individueller Varianten und Produktion erfolgen – wie auch bei den anderen Marken des Unternehmens – am Standort Emsdetten. Hier können auch kleinere Mengen für Sondereditionen hergestellt werden. Das schafft Designvielfalt.

Die Techtextil und die Texprocess finden vom 14. bis 17. Mai 2019 in Frankfurt am Main statt. Schmitz Textiles ist in Halle 3.0/G67 zu finden.

• Mit einem Festakt haben Dr. Eva-Maria Stange, Staatsministerin für Wissenschaft und Kunst des Freistaates Sachsen, Prof. Gerhard Rödel, Prorektor für Forschung der Technischen Universität Dresden, Prof. Hubert Jäger und Prof. Chokri Cherif am 02.11.2018 das Carbonfaser-Technikum des Research Center Carbon Fibers (RCCF) eröffnet.

Das RCCF, eine gemeinsame wissenschaftliche Einrichtung des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) und des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden, wurde gegründet, um die Carbonfasern vom Faserrohstoff bis zum fertigen Bauteil zu erforschen und neue Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten zu entdecken.

„Sachsen verfügt in der Schlüsseltechnologie Werkstoff-, Material- und Nanowissenschaft über hervorragende Rahmenbedingungen und hoch motivierte Wissenschaftler an Hochschulen und Forschungseinrichtungen, die in dieser Spezialisierung weltweit ihresgleichen suchen“, erklärt dazu Staatsministerin Dr. Stange. „Beinahe alle Materialklassen von Metallen, Polymeren, Keramiken bis hin zu Verbund- und Naturwerkstoffen werden auf international hohem Niveau bearbeitet. Dabei greifen Grundlagen- und Angewandte Forschung in zahlreichen Feldern eng ineinander und bilden geschlossene Entwicklungsketten bis zu einem Transfer in die Wirtschaft – regional, national und international.“

Der Prorektor für Forschung der TU Dresden, Prof. Gerhard Rödel, ergänzt: „Mit dem Carbonfaser-Technikum ist im Research Center Carbon Fibers eine weltweit einzigartige Anlage entstanden, die völlig neue Möglichkeiten eröffnet. Es geht darum, Fasern mit einem möglichst hohen Individualisierungsgrad zu designen – je nach Bedarf und Einsatzbereich.“

Auf der derzeit installierten, einzigartigen Anlage erforschen Wissenschaftler des RCCF unter Reinraum-Bedingungen die Grundlagen für maßgeschneiderte Kohlenstofffasern und erschließen deren hohes Innovationspotential. Dabei greifen die Forscher auf einzelne Anlagenmodule zur Stabilisierung und Carbonisierung mit industrienahem Ofendesign und individuell einstellbaren Parameterkombinationen zurück. Durch den außerordentlichen Reinheitsgrad sind die Carbonfasern für die Anforderungen der Luft-/Raumfahrt- und der Automobilindustrie maßgeschneidert.

„Die Carbonfaser ist der Stahl des 21. Jahrhunderts“, führt Prof. Hubert Jäger, Sprecher des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), aus. „Ganze Branchen erfinden sich derzeit durch diesen Werkstoff neu und erreichen mit ihren Produkten nie gedachte Dimensionen. Das Problem ist jedoch die Verfügbarkeit. Wir werden mit dem Carbonfaser-Technikum einen Beitrag dazu leisten, dass aus Sachsen heraus dieser Werkstoff nicht nur leichter verfügbar, sondern auch besser und maßgeschneidert einsetzbar wird für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau, Architektur und Hochleistungselektronik.“

„Mit der Inbetriebnahme des Carbonfaser-Technikums unter Reinraumbedingungen am RCCF gelingt es uns, die Prozesskette zur Fertigung maßgeschneiderter Kohlenstofffasern signifikant zu erweitern. Die notwendigen Maschinentechniken des ITM einschließlich der bereits gewonnenen Erfahrungen bei Prozessoptimierungen zur Herstellung von Precursorfasern, dem Ausgangsmaterial für die neuen Stabilisierungs- und Carbonisierungslinien, stehen in künftigen Forschungsvorhaben den Wissenschaftlern des RCCF zur Verfügung. Somit geben wir am exzellenten Forschungsstandort Dresden die Initialzündung für die weiterführende Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung auf dem Gebiet der Kohlenstofffasern“, ergänzt Prof. Chokri Cherif, Direktor des ITM und Inhaber der Professur für Textiltechnik.

Das Carbonfaser-Technikum umfasst einen mehr als 300 m² großen Reinraum der Klasse ISO 8. Neben den beiden auf etwa 30 Metern aufgestellten Stabilisierungs- und Carbonisierungslinien sind weitere Flächen für künftige Erweiterungen der Gesamtanlage vorgesehen, zum Beispiel ein weiterer Hochtemperaturofen, in dem Carbonfasern bis zu Temperaturen über 2000°C graphitierbar sind oder unikale Beschichtungsanlagen zur Oberflächenaktivierung.

Die RCCF-Wissenschaftler ergründen die Wechselwirkungen zwischen Prozessparametern, Faserstruktur und weiteren mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften bei der Herstellung von Carbonfasern, um die Fähigkeiten des Hightech-Werkstoffes weiter zu steigern. Zusätzlich nehmen die Forscher die Entwicklung multifunktionaler Fasern mit neuartigen Eigenschaftsprofilen wie hohe Leitfähigkeit bei hoher Festigkeit oder ausgeprägter Verformbarkeit sowie die Nutzung erneuerbarer Ausgangsstoffe in den Fokus ihrer Arbeiten.

Ein weiterer Schwerpunkt der RCCF-Aktivitäten ist die tiefgreifende studentische Ausbildung im Bereich der Carbonfaser-Herstellung. Den Studierenden werden dabei fundierte Kenntnisse in Herstellung und Weiterverarbeitung von Carbonfasern vermittelt, damit sie in diesem Bereich der Zukunftstechnologien dem sächsischen und deutschen Arbeitsmarkt zur Verfügung stehen. Etwa 15 Studierende werden pro Jahr in Forschungsbereiche wie die Prozessführung, -modellierung und -überwachung sowie die Entwicklung, Fertigung und Charakterisierung neuer Carbonfasern und Verbundwerkstoffe einbezogen.

• Successful acquisition of Austrian plastics recycling company Ecoplast Kunststoffrecycling GmbH

Borealis, a leading provider of innovative solutions in the fields of polyolefins, base chemicals and fertilizers, announces today that it has fully acquired the Austrian plastics recycler Ecoplast Kunststoffrecycling GmbH (“Ecoplast”). Based in Wildon, Austria, Ecoplast processes around 35,000 tonnes of post-consumer plastic waste from households and industrial consumers every year, turning them into high-quality LDPE and HDPE recyclates, primarily but not exclusively for the plastic film market.

The expectation of Borealis is that the recycled PO market will grow substantially by 2021, which is the strategic rationale behind the acquisition. The company has made PO recycling a key element of its overall PO strategy because of its potential to support both growth and sustainability. Borealis has been an industry frontrunner in making polyolefins more circular. In 2014, it began offering high-end compound solutions to the automotive industry, consisting of 25% and 50% post-consumer recycled content. Borealis was also the first virgin PO producer to explore the possibilities of mechanical recycling, by acquiring one of Europe's largest producers of post-consumer polyolefin recyclates - mtm plastics GmbH and mtm compact GmbH – in July 2016. Since then it has continued to invest into the development of technology and new products in the area of circular polyolefins.

“Borealis recognises the increasing need for plastic recycling and sees the Circular Economy as a business opportunity. Borealis already has a long-term collaboration with Ecoplast and this acquisition is the next logical step in building our mechanical recycling capabilities. As an important complement to mtm in Germany, Ecoplast will help us address critical sustainability challenges and become a polyolefin recycling leader. Eventually, we want to use our experience to develop an effective blueprint for the end-of-use phases for plastics that can be applied in other parts of the world,” says Borealis Chief Executive Alfred Stern.

“We are very happy that the transaction with a strong and reliable partner such as Borealis has been successfully concluded and are looking forward to our common future activities on the recycling market. We have located potential synergies in many operative and strategic areas, especially in product quality R&D and future applications of polyethylene-film-recyclates. The combination of Ecoplast and Borealis holds the potential to be groundbreaking for the market,” says Ecoplast’s Managing Director Lukas Intemann.

Frau Dr.-Ing. Iris Kruppke, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden, wurde am 16. Juni 2018 zum Tag der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden mit dem Manfred-Hirschvogel-Preis geehrt. Der Preis ist mit 5.000 EUR dotiert und wird seit 2013 jährlich an allen TU9-Universitäten - den neun führenden technischen Universitäten in Deutschland - für die beste Promotion des zurückliegenden Jahres im Bereich Maschinenbau vergeben.

Im Rahmen ihrer Dissertation zum Thema „Entwicklung von Methoden zur Realisierung von maßgeschneiderten Adhäsionseigenschaften von faserbasierten Hochleistungswerkstoffen für Composites“ setzte sich Frau Dr. Kruppke mit der Oxifluorierung als Oberflächenbehandlungs-methode auseinander. Dieses hocheffiziente Verfahren, das zur Oberflächenfunktionalisierung eingesetzt wird, soll zukünftig insbesondere bei der Entwicklung neuer maßgeschneideter Carbonfasern zum Einsatz kommen. Frau Dr. Kruppke gelang es, das Thema der Oxifluorierung zum maßgeschneiderten Grenzschichtdesign von Carbonfasern im Rahmen der großen Forschungsinitiative „C³ - Carbon Concrete Composites“ innerhalb des BMBF-Programms „Zwanzig20 - Partnerschaft für Innovation“ mit starker Industriebeteiligung sehr erfolgreich weiter voran zu treiben.

Die Ergebnisse ihrer Dissertation, die Frau Dr. Kruppke Ende März mit der Bestnote „summa cum laude“ verteidigte, sind von enormer Bedeutung für die Herstellung von Faserverbundwerkstoffen. Sie eröffnen die Möglichkeit, Hochleistungsfasern in Hochleistungsstrukturen umzuwandeln. Solche Entwicklungen erfordern eine Anpassung der vorliegenden Grenzflächen dieser Hochleistungsfasern an neue polymerbasierte, z. B. thermoplastische und anorganische Matrixsysteme. Die besonderen Publikationsleistungen lassen erwarten, dass die bisher erzielten Resultate weiterhin als fester Bestandteil in die zukünftige industrienahe Carbonfaserforschung eingehen und somit ein neues Forschungsgebiet erschließen.

Gerade im wissenschaftlichen Bereich des Maschinenbauwesens sind Frauen in leitender Position bedauerlicherweise immer noch selten zu finden. Mit der erneuten Auszeichnung beweisen die Wissenschaftlerinnen des ITM ihr enormes wissenschaftliches Know-how, welches sie am ITM dank der exzellenten Infrastruktur erlangen und deren Ergebnisse auf renommierten nationalen und internationalen Konferenzen regelmäßig offeriert werden. Bereits 2017 wurde eine weitere Wissenschaftlerin des ITM mit dem Bertha Benz-Preis für ihre herausragende Promotion zur Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Herstellung metallischer 3D-Strukturen auf Webmaschinen ausgezeichnet.

Manfred Hirschvogel Preis
Die Frank Hirschvogel Stiftung hat 2013 zum ersten Mal den Manfred Hirschvogel Preis verliehen. Der Preis wird zu Ehren des Lebenswerks von Dr. Manfred Hirschvogel vergeben.
Der Preis ist mit 5.000 EUR dotiert und wird seit 2013 jährlich an allen TU9-Universitäten - den neun führenden technischen Universitäten in Deutschland - für die beste Promotion des zurückliegenden Jahres im Bereich Maschinenbau vergeben.

Ob im Maschinenbau, in der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt – dem Leichtbau kommt für die Zukunft dieser Industriebereiche eine entscheidende Bedeutung zu. Leichtere und steifere Bauteile bewirken eine Verminderung des Treibstoffverbrauchs und führen zur Einsparung von Treibhausgasen. „In der Verarbeitung von Leichtmetallen wie Aluminium bei Gussverfahren sind wir heute allerdings an der Grenze des physikalisch Möglichen angelangt“, erläutert Cornelia Sennewald, Ingenieurin an der Fakultät Maschinenwesen der Technischen Universität Dresden. „Der nächste Qualitätssprung zu noch einmal deutlich leichteren und dabei 2 zugleich stabileren Strukturen führt über die Herstellung sogenannter metallischer Zellen. Dabei werden Drähte so ineinander verwoben, dass superfeste Verbindungen bei gleichzeitig minimalem Materialeinsatz entstehen.“

Die noch junge Werkstoffklasse der sogenannten zellularen metallischen Materialien besitzt außerordentliches Potenzial – wobei bislang das Problem bestand, diese Zellen kostengünstig und in industriellem Maßstab zu produzieren. Sennewald gelang es im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Technischen Universität Dresden, ein neuartiges Verfahren zu entwickeln und diese komplexen 3D-Strukturen auf handelsüblichen Webmaschinen herzustellen. „Dank des neuen Verfahrens konnte ich Metallfäden und -drähte statt in den üblichen 2D-Strukturen auch zu 3D-Strukturen verbinden, und zwar in ganz unterschiedlichen Größen und Formen“, erläutert Sennewald. „Außerdem gelang es mir – das war ein zweiter großer Schritt nach vorn –, andere Leichtbaustoffe wie Carbon-Fasern mit zu verweben, was ganz neue Einsatzmöglichkeiten eröffnet.“ Die hybride Verbindung von Metallen und Kunststoffen bietet ein weiteres breites Spektrum ableitbarer Anwendungen. „Wir denken an Crash-Elemente, die eine extrem hohe Steifigkeit besitzen und zudem hohe Temperaturen aushalten. Wir könnten auf diese Weise beispielsweise die Betonstrukturen von Gebäuden verstärken, um sie widerstandsfähiger gegen Erdbeben zu machen. Oder sie besser gegen Explosionen schützen. Bei bestehenden Gebäuden könnte hier ein entsprechender Materialauftrag infrage kommen, bei Neubauten könnten die von uns entwickelten zellularen Webstrukturen gleich mit in den Bau einbezogen werden.“