INNOVATIVE FORSCHUNG

DAS POLYMER COMPETENCE CENTER LEOBEN

„Interdisziplinäre Teams sind der Schlüssel zum Erfolg, wenn wir anwendungsorientierte Forschung betreiben“, weiß DI Dr. Markus Wohlfahrt. „Nur wenn wir fächerübergreifend arbeiten, aber auch Unternehmen als Anwender mit an Bord haben, kann die gesamte Wertschöpfungskette abgebildet werden.“

Der interdisziplinäre Ansatz ist eine klare Stärke des PCCLs. Dadurch sowie durch die enge Zusammenarbeit mit internationalen Universitäten und Unternehmen und die Einbindung junger Forscher und Forscherinnen der Montanuniversität Leoben hat sich das Unternehmen zum führenden österreichischen Zentrum für kooperative Forschung im Bereich Kunststofftechnik und Polymerwissenschaften etabliert. 

Kunststoffe haben gewisse Eigenschaften, die durch ihren chemischen Aufbau und durch die Fertigung bestimmt werden. Das heißt, je nachdem wie ein Objekt gedruckt wird, kann aus einem steifen Material ein elastisches werden und umgekehrt. Genau mit dieser Verbindung von Chemie und Design arbeitet das Team bei Chemitecture: Wird der gedruckte Kunststoff etwa Licht oder Temperatur ausgesetzt, verändert er seine Eigenschaft.

Schaltbare Gruppen in Kunststoffverbindungen spielen darin eine besondere Rolle: Sie erlauben dem Material, sich buchstäblich selbst zu heilen. So könnte sich ein Kunststoff-Bauteil bei Defekt nicht nur ohne äußere Einwirkung selbst reparieren, sondern bei geändertem Nutzungsbedarf schlichtweg umformen. Immenser Vorteil einer flexiblen und langfristigen Nutzung: Die nachhaltige und wertschöpfende Verwertung von Stoffen zum Schutze der Umwelt. 

Was heißt das für die alltägliche Anwendung? 

Wer kennt es nicht? Ein Kratzer im Lack des Autos. Ärgerlich und oftmals teuer in der Reparatur. Dank der optimierten Kunststoffverbindungen könnte man den Kratzer in der Autobeschichtung nicht nur physikalisch verschließen, indem man den Stoff bspw. mit einem Fön erhitzt, sondern ihnchemisch reparieren, sodass er die gleichen Eigenschaften hat wie vorher und so z.B. nicht rostanfällig ist. 

Große Bedeutung haben die Kunststoffverbindungen im Bereich soft robotics. Die Vision für die Zukunft: 3D-gedruckte Fußprothesen passen sich selbstständig dem Träger/der Trägerin an. Ob eine Person geht oder läuft, macht einen großen Unterschied für die Belastung auf den Fuß. Adaptive Systeme, die sich an die jeweilige Nutzung anpassen können, unterstützen TrägerInnen von Fußprothesen optimal. 

Beim Thema Schutzausrüstung können optimierte Kunststoffverbindungen einen großen Vorteil bieten: Je nach Belastung verhalten sich die Kunststoffe anders (z.B. werden fester) und schützen die TrägerInnen dadurch bestmöglich. 

Was nach ferner Zukunftsmusik klingt, liegt nicht in allzu weiter Zukunft. „Wir sprechen hier von 5 bis 10 Jahren bis zur möglichen Anwendung – je nachdem, wie erfolgreich die Forschung und innovativ die technische Umsetzung bei den Unternehmenspartnern sind“, prognostiziert Projektkoordinatorin Dr. Sandra Schlögl. 

Grundsätzlich stehen heute mehrere Technologien zur Speicherung von Wasserstoff zur Verfügung. Bei der derzeit überwiegend gasförmigen Speicherung wird Wasserstoff unter hohem Druck verdichtet und in Druckbehältern gespeichert. Hierbei bestehen zwei Herausforderungen: Der hohe Druck schadet zum einen langfristig den Speicherbehältern. Zum anderen entweicht der Wasserstoff bei hohem Druck selbst durch dichte Materialien wie Edelstahl. Die Lebensdauer von üblichen Wasserstoff-Lagertanks aus Metall ist daher begrenzt. Zudem steigt mit der Nutzdauer und dem Entweichen von Wasserstoff das Risiko von Explosionen.

Kunststoffe treten mit Wasserstoff kaum in chemische Wechselwirkung. Das Problem: Kunststoffe haben schlechtere Barriereeigenschaften in Bezug auf Wasserstoff als Metalle.

Starke Lösungen. Starker Fortschritt.

Ein interdisziplinäres und internationales Projektteam unter der Leitung von DI Dr. Markus Wolfahrt sucht Antworten darauf, wie neue Kunststoffe in Druckbehältern zur Wasserstoffspeicherung eingesetzt werden können. Neue Messtechniken werden entwickelt, um die Barriereeigenschaften von Kunststoffen besser vorherzusagen. Wie diese unter härtesten Bedingungen standhalten können, ist eine weitere brisante Frage im Projekt. Mehr erfahren