Fraunhofer UMSICHT entwickelt gemeinsam mit Industriepartnern im zweijährigen Verbundprojekt HighTechPLA einen biobasierten Hochleistungskunststoff auf PLA-Basis für elektronische Bauteile. Ziel ist es, eine Alternative zu bislang vorwiegend fossil-basierten Kunststoffen wie Polyamiden oder Polycarbonaten zu schaffen, die in der Elektroindustrie eingesetzt werden.
Der Hochleistungskunststoff soll zentrale Anforderungen dieses Anwendungsfelds erfüllen: Kunststoffe müssen isolieren, schützen sowie wärmeformbeständig, flammgeschützt und mechanisch robust sein. Gleichzeitig gilt es, das Compound für technische Anwendungen weiterzuentwickeln und wirtschaftlich mit konventionellen Spritzgießverfahren kompatibel zu machen, um perspektivisch zur CO2-Neutralität bis 2050 beizutragen.
Hochleistungskunststoff als Alternative für die Elektroindustrie
In Deutschland werden jährlich rund 1 Millionen Tonnen Kunststoffe im Elektro- und Elektronikbereich verarbeitet. Der überwiegende Anteil dieser Materialien ist fossil-basiert, Rezyklate kommen bislang nur in geringem Umfang zum Einsatz. Eine biobasierte Alternative in Form eines Hochleistungskunststoffs kann dazu beitragen, das Ziel der CO2-Neutralität bis 2050 zu unterstützen.
Die Anforderungen an Materialien in der Elektroindustrie sind hoch. Kunststoffe müssen isolieren und schützen sowie wärmeformbeständig, flammgeschützt und mechanisch robust sein. Bei biobasierten Werkstoffen beeinflussen sich diese Eigenschaften jedoch gegenseitig. Das Projekt HighTechPLA greift diese Zielkonflikte auf und entwickelt einen Hochleistungskunststoff auf Basis von PLA, der für elektronische Bauteile ausgelegt ist und sich wirtschaftlich in konventionellen Spritzgießverfahren verarbeiten lässt.
Das Konsortium vereint Expertise aus Forschung und Industrie in den Bereichen Werkstoffentwicklung, Spritzguss und Produktionsentwicklung. Beteiligt sind Fraunhofer UMSICHT, FKuR Kunststoff GmbH, Georg Schlegel GmbH & Co. KG, Bodo Ehmann GmbH, Werner Langer GmbH & Co. KG sowie LED Linear GmbH. Gemeinsam erarbeiten die Partner die material- und verfahrenstechnischen Grundlagen für ein Hochleistungscompound, das die spezifischen Anforderungen technischer Anwendungen erfüllt.
HighTechPLA entwickelt Strukturmodell für PLA-Compound
Ein zentrales Element des Projekts ist der Aufbau eines tiefgreifenden Verständnisses der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in PLA-Compounds. Ziel ist es, Wechselwirkungen zwischen Kristallisationsverhalten, Schlagzähigkeit und Flammschutz systematisch zu analysieren und aufeinander abzustimmen. Auf dieser Grundlage entsteht ein Struktur-Eigenschaftsmodell, das die Simulation von Rezepturen und Prozessen unter praxisnahen Bedingungen ermöglicht.
Die entwickelten Rezepturen werden in realen Produktionsanlagen validiert, um ihre industrielle Umsetzbarkeit sicherzustellen. Die enge Verzahnung von Material- und Verfahrensentwicklung soll gewährleisten, dass der Hochleistungskunststoff mit konventionellen Prozessen vergleichbare Zykluszeiten erreicht. „Wir zielen darauf ab, dass Projektergebnisse schnell in marktreife Produkte transferiert werden können. Die Ergebnisse haben zudem das Potenzial, auf andere Branchen ausgeweitet zu werden“, erklärt Christina Eloo von der Abteilung Circular and Bio-based Plastics bei Fraunhofer UMSICHT.
Das Projekt HighTechPLA ist auf zwei Jahre angelegt und wird im Auftrag und aus Mitteln des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördert.
