Verbund entwickelt neue Technologie für Kunststoff-Oberflächen

Die Haftungsmechanismen des Geckos wollen Forscher des Fraunhofer IWM gemeinsam mit fünf Unternehmen aus dem mitteldeutschen Chemiedreieck für die Entwicklung eines kombinierten Mikro- und Nanoprägeverfahrens für Kunststoff-Oberflächen nutzen …

Fraunhofer IWM

Der Gecko als Vorbild: Fraunhofer IWM entwickelt neue Technologie für Kunststoff-Oberflächen

Der Lotuseffekt lässt Wasser rückstandslos vom Blatt abperlen und schützt Pflanzen vor Schmutz. Feinste Härchen und Lamellen an den Füßen lassen Geckos kopfüber an glatten Oberflächen haften. Solche Meisterleistungen der Natur wollen die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Halle zum Vorbild nehmen: Gemeinsam mit fünf Unternehmen aus dem mitteldeutschen Chemiedreieck entwickeln sie ein kombiniertes Mikro- und Nanoprägeverfahren, mit dem sich die Oberflächen von Kunststoffen passgenau modifizieren lassen, um neue Materialeigenschaften zu ermöglichen.

Ursache für den Lotuseffekt oder das Geckophänomen ist die Kombination aus einer speziellen chemischen Zusammensetzung des Materials und einer besonderen Struktur der Materialoberfläche im Mikro- und Nanometerbereich. Mitarbeiter des Fraunhofer IWM haben eine bereits patentierte Technologie entwickelt, die genau bei dieser Kombination ansetzt.

»So können wir Polymere mit der gewünschten Strukturierung der Oberfläche im Mikro- und im Nanometerbereich erzeugen und Eigenschaften wie beispielsweise das Benetzungsverhalten oder die optische Reflexion des Kunststoffs optimieren. Das bietet viele Anwendungsmöglichkeiten in der Verpackungsindustrie und Biotechnologie, perspektivisch auch in der Medizintechnik und in der optischen Industrie«,

sagt Prof. Dr. Andreas Heilmann, Leiter des Projekts am Fraunhofer IWM.   Die Fraunhofer-Forscher entwickeln und nutzen Formwerkzeuge (Prägestempel), die den Kunststoffen dann in einer Heißprägeanlage die gewünschte Oberflächenstruktur »verpassen«. Im Rahmen des Förderprogramms »Unternehmen Region« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung sollen in einem »Wachstumskern Potenzial« die bisherigen Forschungsergebnisse gemeinsam mit fünf Unternehmen aus dem mitteldeutschen Chemiedreieck Halle-Bitterfeld-Merseburg in eine industrienahe Technologie übertragen werden. Heute fiel der Startschuss zum Verbundvorhaben »Kombinierte Mikro- und Nanostrukturierung von Kunststoffen (KoMiNaKu)«.  

Nanostrukturierte Kunststoffe in der Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops. © Fraunhofer IWM

Das am Projekt beteiligte Unternehmen POLIFILM Extrusion GmbH will für Schutz-, Kaschier- und Verpackungsfolien aus Polyethylen gezielt die Topografie der Folienoberfläche und die Benetzbarkeit verändern. Dies soll unter anderem zur Verbesserung der Haftung von Klebern und Druckfarben führen.  

Für die Langzeitdatensicherung über einen Zeitraum von mehr als 500 Jahren mit Silberhalogenid-Archivfilmen möchte die FilmoTec GmbH aus Bitterfeld-Wolfen mit der neuen Technologie die Haftung zwischen Unterlage und fotografischer Emulsionsschicht weiter verbessern.   

Die für die Entwicklung der Technologie notwendigen Maschinenkomponenten werden durch die MABA Spezialmaschinen GmbH Bitterfeld-Wolfen und durch die SmartMembranes GmbH Halle (Saale) konstruiert und gefertigt. Die Materialbewertung und -charakterisierung erfolgt gemeinschaftlich durch die Polymer Service GmbH Merseburg und durch das Fraunhofer IWM in Halle.   

Mit dem Verbundvorhaben »KoMiNaKu« sollen mittelfristig Produkte entwickelt werden, die nachhaltig die wirtschaftliche Entwicklung der beteiligten Unternehmen unterstützen und der gesamten Region neue Impulse geben. Dieses Ziel unterstrich auch Marco Tullner, Staatssekretär im Ministerium für Wissenschaft und Wirtschaft Sachsen-Anhalt: »Die enge Zusammenarbeit von Forschungseinrichtungen und Unternehmen ist der Schlüssel für mehr Innovationen. Das neue Verbundprojekt des Fraunhofer IWM mit Unternehmen aus der Region wird eine Zukunftstechnologie voranbringen und die Wettbewerbsfähigkeit der Firmen stärken.«

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Die zentrale Herausforderung der Menschheit im 21. Jahrhundert ist die Nachhaltigkeit aller Lebensbereiche, insbesondere der effiziente Umgang mit begrenzten Rohstoffen. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM betreibt angewandte Forschung im Bereich der Materialeffizienz und ist Impulsgeber, Innovator und Problemlöser für die Industrie und für öffentliche Auftraggeber in den Bereichen Zuverlässigkeit, Sicherheit, Lebensdauer und Funktionalität von Werkstoffen in Bauteilen und Systemen. Die Kernkompetenzen liegen im Bereich der Simulation und Charakterisierung von Werkstoffen bis auf die atomare Skala sowie in der Materialentwicklung. Der Institutsteil Halle des Fraunhofer IWM wird zum 1. Januar 2016 als Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS eigenständig.

FilmoTec GmbH

Die FilmoTec GmbH ist hervorgegangen aus dem bekannten DDR-Kombinat ORWO Filmfabrik Wolfen und führt seit 1998 als einziges Unternehmen am Standort Wolfen die Herstellung fotografischer Aufzeichnungsmaterialien fort. Neben Fertigung und Konfektionierung von Filmmaterialien, Fotopapier und Folien bietet die FilmoTec GmbH auch eine Vielzahl fotografischer sowie filmnaher optischer und physikalisch-mechanischer Prüfungen an. Ein wichtiges und langfristig stabiles Geschäftsfeld ist die Herstellung von Kino- und Mikrofilmen zur sicheren Langzeitarchivierung. Schwerpunkt der Forschungsarbeiten ist die Entwicklung neuer Verfahren und Technologien für die Langzeitspeicherung. Insbesondere geht es dabei um nanokristalline Systeme, die geeignet sind, hohe Datenmengen zu speichern und wieder zu lesen.

POLIFILM EXTRUSION GmbH

Die POLIFILM EXTRUSION GmbH hat am Standort Südliches Anhalt, Ortsteil Weißandt-Gölzau, 750 Mitarbeiter, die 250 Millionen Euro Umsatz erwirtschaften (2012). Die POLIFILM EXTRUSION GmbH ist ein deutschlandweit führender Hersteller von Mono- und coextrudierten Polyetyhlen-Folien auf über 70 Blas- und Cast-Extrusionsanlagen. Die marktkonformen Folienprodukte werden in unterschiedlichen Lieferformen vorrangig für die Verpackungs- und Baubranche, Landwirtschaft und Gartenbau sowie für den Schutzfoliensektor entwickelt und produziert. Die Forschungstätigkeit der POLIFILM EXTRUSION GmbH erstreckt sich vorrangig auf die Entwicklung von Folien mit neuen funktionalen Oberflächen.

MABA Spezialmaschinen GmbH

Die MABA Spezialmaschinen GmbH wurde im April 1991 aus Teilen der Filmfabrik ORWO gegründet. Mit seinen Mitarbeitern entwickelt und fertigt das Unternehmen seitdem Anlagen und Komponenten nach Kundenwunsch, unter anderem für Spezialbeschichtungen von Papier, Folien, Filmen und Magnetbändern. Diese Sonderanfertigungen finden ihren Einsatz vor allem in der Chemie- und Pharmaindustrie.

Polymer Service GmbH Merseburg

Die Polymer Service GmbH Merseburg ist ein industrienahes Dienstleistungsunternehmen mit unterschiedlichen Geschäftsfeldern und u. a. spezialisiert auf die Erforschung und Beurteilung von Versagensmechanismen polymerer Werkstoffe und Beschichtungen. Es werden schnelle und effiziente mechanische Werkstoffcharakterisierungen für funktionale Oberflächen durch registrierende Eindringprüfungen in einem breiten Temperaturfenster unter Verwendung verschiedener Eindringkörper realisiert und neue Prüfverfahren entwickelt.

SmartMembranes GmbH

Die SmartMembranes GmbH wurde 2009 in Halle (Saale) gegründet und ist der weltweit führende Hersteller von porösen hochgeordneten Materialien aus Aluminiumoxid und Silizium mit definiert einstellbaren Membraneigenschaften und Strukturparametern. Das Unternehmen produziert nicht nur die Membranen nach Kundenwunsch, sondern erforscht und entwickelt auch neue Prozesse und Produkte zur Erzeugung von porösen Materialien und Oberflächen.

Ansprechpartner:

Clemens HomannLeiter Marketing, ÖffentlichkeitsarbeitFraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWME-Mail: clemens.homann@iwmh.fraunhofer.de

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