HighTechPLA: Biobasierte Werkstoffe für die Elektro- und Elektronikindustrie

Im Projekt »HighTechPLA« wird ein biobasierter Hochleistungswerkstoff auf Basis von Polymilchsäure (PLA) entwickelt. Exemplarisch wird dies an technischen Bauteilen aus der Elektro- und Elektronikindustrie demonstriert, die hohe Anforderungen im Bereich Wärmeformbeständigkeit und Schlagzähigkeit aufweisen. Ziel ist eine biobasierte Alternative zu bisher eingesetzten fossil-basierten Kunststoffen wie PA, PC und ABS bereitzustellen.

Das Projekt adressiert einen bedeutenden Markt: Allein in Deutschland werden jährlich etwa 1 Mio. Tonnen Kunststoffe im Elektro-/Elektronikbereich verarbeitet. Die beteiligten Unternehmen planen, bei erfolgreicher Entwicklung kurzfristig 10 % ihrer fossil-basierten Kunststoffe durch das zu entwickelnde Material zu ersetzen, mit dem langfristigen Ziel einer vollständigen Umstellung der Produktpalette. Dies würde maßgeblich zur CO₂-Neutralität der Industrie bis 2050 beitragen und die wachsende Nachfrage nach nachhaltigen Lösungen adressieren. Zudem ist denkbar, die Ergebnisse nach Projektende in andere Branchen zu übertragen.

Das Projektteam untersucht und optimiert die Korrelationen zwischen Kristallisationsverhalten, Schlagzähigkeit und flammhemmenden Eigenschaften des zu entwickelnden Werkstoffs. Dies ist erforderlich, um bestehende Zielkonflikte durch die Erarbeitung eines tiefgreifenden Verständnisses der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in PLA-basierten Compounds systematisch zu lösen. Erst dann wird es möglich sein, industriell relevante Lösungen für technische Anwendungen bereitzustellen, die alle benötigten Eigenschaften aufweisen.

Fraunhofer UMSICHT entwickelt maßgeschneiderte Schlagzähmodifikatoren mittels Copolymerisation und verarbeitet diese im Rahmen der Compoundentwicklung weiter. Zusätzlich werden über Zugabe von weiteren Additiven (u. a. Nukleierungsmitteln) der Kristallisationsgrad präzise gesteuert sowie die Morphologie gezielt beeinflusst. Das zu entwickelnde Struktur-Eigenschaftsmodell wird es ermöglichen, Rezepturanpassungen und Prozesseinstellungen praxisnah zu simulieren und an realen Produktionsanlagen zu testen. Die enge Verknüpfung von Material- und Verfahrensentwicklung soll sicherstellen, dass die Zykluszeiten mit konventionellen Produktionsbedingungen vergleichbar bleiben und der Prozess wirtschaftlich ist.. Das Konsortium vereint Forschungskompetenz mit industrieller Expertise entlang der gesamten Wertschöpfungskette: Additiventwicklung, Compoundherstellung (Fraunhofer UMSICHT, FKuR Kunststoff GmbH), Spritzgussverarbeitung und Bauteilfertigung (Georg Schlegel GmbH & Co. KG, Bodo Ehmann GmbH, Werner Langer GmbH & Co. KG,LED Linear GmbH). Diese Konstellation ermöglicht, einen schnellen und effektiven Transfer die Projektergebnisse schnell und effektiv in marktreife Produkte zu transferieren.

• Georg Schlegel GmbH & Co. KG
• Bodo Ehmann GmbH
• Werner Langer GmbH & Co. KG
• FKuR Kunststoff GmbH