IKV.Impulse Die Online-Veranstaltungsreihe zu aktuellen kunststofftechnischen Themen

Capture, Utilization and Storage (CCUS) gilt als unverzichtbare Technologie, um CO₂-Emissionen aus Industrieprozessen und Energieerzeugung signifikant zu senken. Entlang der gesamten Prozesskette, von der Abscheidung über Transport bis hin zur Speicherung/Nutzung werden verschiedene Werkstoffe. Insbesondere Kunststoffe tragen mit ihren besonderen Eigenschaften wie chemischer Beständigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse und eine hohe Produktions- bzw. Installationseffizienz maßgeblich dazu bei, dass CCUS-Technologien technisch machbar und wirtschaftlich umsetzbar werden.

Einsatzfelder sind vielfältig: Polymermembranen für die CO₂-Abscheidung, korrosionsbeständige Kunststoffauskleidungen für Pipelines oder faserverstärkte Verbundwerkstoffe für Tanks. Auch in der Nutzung eröffnet CO₂ neue Perspektiven, etwa als Rohstoff in der Kunststoffproduktion oder bei der Synthese von Chemikalien. Wasserstoff dient hier als ein Beispiel, wie CCUS-Prozesse in bestehende und zukünftige Energiesysteme eingebettet werden können.

Die Veranstaltung zeigt praxisnah, wo Kunststoffe in CCUS-Technologien heute unverzichtbar sind, und gibt einen Ausblick, welche Potenziale diese Materialklasse für eine klimaneutrale Industrie und Kreislaufwirtschaft bietet.

• Schlüsseltechnologien zur CO₂-Abscheidung und Rolle polymerer Membranen & Beschichtungen
• Kunststoffe im CO₂-Transport und bei der sicheren Speicherung
• Nutzung von CO₂ als Rohstoff für neue Kunststoffe und chemische Produkte
• CCUS im Kontext anderer Zukunftstechnologien, z. B. Wasserstoff

Moderation:

Jonathan Alms, M.Sc. | IKV

Vorträge:

• Carbon Capture, Utilization & Storage: Wie Kunststoffe die Schlüsseltechnologien ermöglichen
  Marie Hadenfeldt, M.Sc. | IKV
• Accelerating direct air capture materials development with high-throughput testing | Salar Asoobar, Avantium

Die Vorträge und Diskussionen finden in englischer Sprache statt.

Anmeldung

Das Laserdurchstrahlschweißen ist ein etabliertes Schweißverfahren, das in verschiedenen industriellen Bereichen Anwendung findet. Es zeichnet sich durch hohe Präzision, kurze Prozesszeiten und qualitativ hochwertige Schweißnähte aus. Häufig wird das Verfahren beim Fügen von Spritzgussteilen aus Kunststoffen eingesetzt. Ähnlich wie beim Spritzgussverfahren, bei dem hohe Abkühlgeschwindigkeiten auftreten, ist das Material auch beim Laserdurchstrahlschweißen starken Erwärmungs- und Abkühlraten ausgesetzt. Zwischen der Geschwindigkeit des Aufheizens und den resultierenden Eigenschaften innerhalb der Schweißnaht, insbesondere der Verbindungsfestigkeit, besteht ein direkter Zusammenhang.

Der aktuelle Stand der Technik berücksichtigt diese Abhängigkeit jedoch weder in der industriellen Praxis noch in der simulativen Beschreibung des Schweißprozesses. Um den Laserschweißprozess besser zu verstehen und präziser vorhersagen zu können, ist es daher notwendig, die Aufheizratenabhängigkeit einzubeziehen, um die Schmelzbildung innerhalb der Schweißnaht zuverlässig zu beschreiben.

Neben klassischen Anwendungen gewinnt das Verfahren zunehmend an Bedeutung in der Verpackungsindustrie, insbesondere im Zusammenhang mit nachhaltigen Lösungen. Beim Einsatz von Monomaterialien bietet das Laserdurchstrahlschweißen die Möglichkeit, recyclinggerechte Verpackungen mit hoher Dichtigkeit und Stabilität zu erzeugen Dadurch erschließen sich neue Anwendungsfelder, die sowohl ökologischen als auch ökonomischen Anforderungen gerecht werden.

Das IKV präsentiert die bereits erzielten Ergebnisse im Bereich der Materialcharakterisierung für das Laserdurchstrahlschweißen. Aus der Perspektive der Industrie werden die Impulse um spannende Einblicke in mögliche Anwendungsfelder ergänzt.

Themenschwerpunkte:

• Laserdurchstrahlschweißen
• Flash-DSC
• Thermische Simulation

Moderation:

Dr.-Ing. Hakan Çelik | IKV

Vorträge:

• Chancen und Herausforderungen der Monoblister-Herstellung | Matthias Markus, Bayer AG
• Thermische Simulation für den Lasertransmissionsschweißprozess als Funktion hoher Aufheizraten | Patricia Fatherazi, IKV<(li>

Anmeldung

Die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit thermoplastischer Werkstoffe wird maßgeblich durch ihre Belastungs- und Umwelthistorie bestimmt. In der vorgestellten Vortragsreihe werden zwei zentrale Einflussfaktoren auf die mechanischen Eigenschaften thermoplastischer Bauteile untersucht: die mechanische Vorschädigung durch quasistatische und zyklische Belastungen sowie die chemische Beeinflussung durch Medien. Ziel der Arbeiten am IKV ist es, aus anhand aktueller Forschungsergebnisse das Zusammenspiel zwischen Material, Beanspruchung und Umwelteinwirkung zu vermitteln und deren Auswirkungen auf die verbleibende Tragfähigkeit systematisch zu bewerten. Mittels experimenteller Untersuchungen werden Veränderungen des Elastizitätsmoduls, der Zugfestigkeit und der Bruchdehnung ermittelt und miteinander verglichen. Dazu werden Zugversuche sowohl vor als auch nach definierten Vorschädigungen durchgeführt. Bei der Vorschädigung werden Belastungsart, Intensität und Einwirkungsdauer systematisch variiert. Durch diesen ganzheitlichen Ansatz lassen sich die Auswirkungen der Vorschädigung in Abhängigkeit verschiedener Faktoren identifizieren, die die Degradation thermoplastischer Werkstoffe verursacht, und deren Einfluss auf die Resttragfähigkeit quantifizieren. Die gewonnenen Erkenntnisse schaffen eine Grundlage für die Lebensdauerabschätzung, Bauteilauslegung und Werkstoffoptimierung unter realen Einsatzbedingungen.

Themenschwerpunkte:

• Einfluss mechanischer und chemischer Vorschädigung auf E-Modul, Zugfestigkeit und Bruchdehnung
• Vergleich der Zugeigenschaften vor und nach definierten Beanspruchungen
• Bewertung der Resttragfähigkeit als Basis für die Zuverlässigkeits- und Lebensdaueranalyse thermoplastischer Bauteile

Moderation:

Dr.-Ing. Hakan Çelik | IKV

Vorträge:

• Bewertung der Resttragfähigkeit nach quasistatischer und zyklischer Vorschädigung
  | Roman Schmohl, M.Sc., IKV

Anmeldung

Die Nutzung von Kunststoffrezyklaten erzeugt im Zuge der europäischen Verpackungsverordnung (PPWR) und der steigenden Anforderungen an nachhaltige Materialkreisläufe zunehmend Druck. Hersteller und In-Markt-Bringer stehen vor der Aufgabe, Rezyklate so einzusetzen, dass sie sowohl ökologisch vorteilhaft als auch sicher und gesetzeskonform sind, insbesondere bei Anwendungen mit Lebensmittelkontakt oder in sensiblen Produktbereichen
Im Rahmen der Impulsveranstaltung „Sichere Nutzung von Kunststoffrezyklaten – [Analytik, Bewertung und Anwendungspotenziale]“ beleuchten wir gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung zentrale Fragen rund um Qualität, Sicherheit und Zulassung von Rezyklaten. Dabei werden aktuelle regulatorische Entwicklungen, analytische Methoden zur Schadstoffbewertung sowie innovative technologische Ansätze zur Funktionsbeschichtung vorgestellt.
Ein besonderer Fokus liegt auf der praktischen Umsetzung von Bewertungsstrategien und deren Relevanz im Kontext der PPWR. Ziel ist es, Wege aufzuzeigen, wie sich durch gezielte Analytik, funktionale Barrieren und Prozessoptimierung die Qualität und Einsatzfähigkeit von Rezyklaten verbessern lässt und wie sich damit Chancen für neue Anwendungen in der Verpackungs- und Konsumgüterindustrie eröffnen.
Nutzen Sie die Veranstaltung, um Einblicke in aktuelle Forschungsergebnisse zu gewinnen, sich mit Expertinnen und Experten auszutauschen und Impulse für die sichere und zukunftsfähige Nutzung von Kunststoffrezyklaten zu erhalten.

Themenschwerpunkte:

• Regulatorische Rahmenbedingungen und Anforderungen aus der EU-Verpackungsverordnung (PPWR)
• Schwerpunkte der analytischen Verfahren zur Identifizierung und Quantifizierung von Kontaminanten in Rezyklaten
• Bewertungskonzepte und toxikologische Risikobetrachtungen
• Technologische Ansatz neben der Dekontamination durch Entwicklung funktionaler Barrieren für den Rezyklateinsatz

Moderation:

Dr. Orkun Kaymakci | Beiersdorf AG

Vorträge:

• Von der Analyse zur Anwendung und sicheren Integration von Rezyklaten in den Materialkreislauf
  Ali Cetin, IKV
• Driving Circularity in Skin-Care Packaging: Challenges and Opportunities in PCR Plastics, Dr. Orkun Kaymakci, Beiersdorf AG

Anmeldung

Die Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM)-Technologie ermöglicht die großvolumige, schneckenbasierte additive Fertigung und eröffnet völlig neue Wege für den schnellen und kosteneffizienten Werkzeugbau.
Gemeinsam mit YIZUMI Germany untersucht das IKV die Möglichkeiten der Werkzeugauslegung auf Basis additiv gefertigter Screw Extrusion Additive Manufacturing (SEAM) -Bauteile. Ziel ist es, die Eignung und Grenzen großvolumiger, additiv gefertigter Werkzeuge aufzuzeigen. Als praxisnaher Demonstrator dient die Fertigung eines Longboards aus Polyurethan (PUR) mit einem additiv gefertigten Einleger und einem plasmaaktivierten Edelstahlblech.

Konventionelle Werkzeuge für PUR-Bauteile sind in der Herstellung zeit- und kostenintensiv, insbesondere bei Prototypen und Kleinserien. Durch den Einsatz der SEAM-Technologie können Werkzeuge deutlich schneller, flexibler und kosteneffizienter realisiert werden. Im Projekt liegt der Fokus auf den zentralen Fragestellungen der Werkzeugauslegung: Wie lassen sich Temperierung, Dauerfestigkeit und mechanische Stabilität in ein additiv gefertigtes Werkzeug integrieren, und welche Grenzen ergeben sich aus der Bauweise?

Während das IKV die Auslegung, Analyse und prozesstechnische Bewertung übernimmt, bringt YIZUMI Germany seine Expertise in das Design und die Fertigung des additiven Werkzeugs ein. Mit dem Longboard als Demonstrator wird die Leistungsfähigkeit des Konzepts anschaulich überprüft: Sowohl die Belastungen und Qualitätsanforderungen eines PUR-Bauteils als auch das Potenzial für den industriellen Einsatz werden sichtbar. So entsteht ein Proof of Concept, der zeigt, wie sich additiv gefertigte Werkzeuge für PUR-Bauteile einsetzen lassen und welche Vorteile sie gegenüber konventionellen Ansätzen bieten – insbesondere in Bezug auf Zeit, Kosten und Flexibilität.

Ablagerungen auf Kühlwalzen sind ein bekanntes Problem in der Flachfolienextrusion: Sie verschlechtern die Folienqualität, führen zu Ausschuss und verringern die Produktivität. Dabei tritt die Belagsbildung sowohl bei Neuware wie PET aber auch besonders bei Rezyklaten auf. Das IKV hat deshalb ein optisches Inspektionssystem entwickelt, das die Belagsbildung in-line erfasst und kostengünstig in bestehende Anlagen integrierbar ist. Mithilfe einer Kamera und intelligenter Bildverarbeitung werden Glanzveränderungen der Walzenoberfläche analysiert und objektiv quantifiziert. So lässt sich die Entstehung von Belägen zeitlich und räumlich verfolgen und mit Prozessparametern sowie Materialeigenschaften in Beziehung setzen.

Im Webinar stellt das IKV die Systementwicklung und aktuelle Forschungsergebnisse vor. Aus der Perspektive der Industrie werden die Impulse um spannende Einblicke zur Reinigung des erstandenen Belags ergänzt.

Moderation:

Dr.-Ing. Lisa Leuchtenberger, Abteilungsleiterin Extrusion und Kautschuktechnologie am IKV

Impulsvorträge:

• „Detect before Defect – Entwicklung einer Versuchsumgebung zur Inline-Erfassung von Walzenbelag in der Flachfolienextrusion“
  Dr.-Ing. Lukas Seifert, stellv. Abteilungsleiter Extrusion und Kautschuktechnologie am IKV
• „Reinigung von Glättwalzen bei der Flachfolienextrusion“
  Nora Subel, Product Manager Service & Modifications bei der Reifenhäuser Cast Sheet Coating GmbH & Co. KG

Thermoplastische Elastomere (TPE) eröffnen diverse Möglichkeiten in der modernen Produktentwicklung. Durch das Aufschäumen des eingesetzten TPE kann der Einsatzbereich zusätzlich erweitert und zeitgleich Material eingespart werden. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielseitig und reichen von Dichtungstechnik bis hinzu Sichtanwendungen im Automobilbau. Zusätzlich ist TPE wiederaufschmelzbar und bietet auch in Bezug auf die Kreislaufwirtschaft erhebliche Vorteile gegenüber etablierten Werkstoffen.

Rezyklierbare Soft-Touch-Bauteile im Automobilbau durch geschäumte TPE

Durch die Kombination von einem Polypropylen als träger überflutet mit einem hochgeschäumten TPE können mechanisch recyclebare Soft-Touch-Bauteile hergestellt werden. Über die Prozessführung können dabei die Eigenschaften der Bauteile präzise gesteuert und an die Anwendung gezielt angepasst werden. Dabei unterschiedet sich die Prozessführung jedoch erheblich von anderen Anwendungen und nur mit speziell optimierten Werkstoffen lassen sich hohe Aufschäumgrad erreichen. Die Bauteilauslegung spielt aufgrund des engen Prozessfensters ebenfalls eine besondere Rolle

Vorträge:

• Thermoplastische Elastomere schäumen für ein breiteres Anwendungsspektrum
  Alexander Heinze, ALLOD Werkstoff GmbH & Co. KG
• Recycelbare Soft-Touch-Bauteile durch den Einsatz von geschäumten thermoplastischen Elastomeren
  Jan Wolters, IKV

Bei der Herstellung von Polyurethanbauteilen in Werkzeugformen wird zur zerstörungsfreien Entformung konventionell auf Trennmittel zurückgegriffen. Diese sind aktuell noch fester Bestandteil des Prozesses und bringen diverse Herausforderungen mit sich. Neben der verlängerten Zykluszeit durch die Applikation in die Kavität stellt auch die nachgeschaltete Reinigung von Werkzeug und Bauteil einen zeitlichen und finanziellen Aufwand dar. Ebenso sind Vorkehrungen für Umwelt- und Personenschutz zu treffen. Um diese Thematik zu adressieren, werden sich die Impulse-Vorträge mit der trockenen Entformung befassen, also dem Ersatz von internen und externen Trennmitteln durch permanente trennfreundliche Werkzeugbeschichtungen. Der erste Vortrag wird das Konzept einer Messzelle vorstellen, mit der es möglich sein wird, die Kombination aus Materialsystem und Werkzeugbeschichtung für eine Stückzahl im Serienproduktionsbereich zu untersuchen.

Langzeituntersuchung an permanenten Trennschichten

Die Möglichkeit zur trennmittelfreien Entformung von PUR-Systemen konnte bereits in vorangegangen Forschungsvorhaben des IKV erfolgreich bewiesen werden. So ist es bereits jetzt möglich, geeignete Werkzeugbeschichtungen für kompakte und schäumende Polyurethane herzustellen. Allerdings ist die Applizierung der Beschichtung aktuell noch ein kostenintensiver Prozess, der sich erst bei hohen Stückzahlen finanziell rentiert. Zurzeit gibt es keine belastbaren Erkenntnisse über die Langlebigkeit der Beschichtung über mehrere tausend Entformungen. Der Erste Vortrag wird sich mit der Entwicklung einer Messzelle befassen, die eine automatisierte Untersuchung über die Lebensdauer der Trennschicht ermöglichen soll. Dabei soll die Bauteilproduktion und Entformung automatisiert stattfinden. Währenddessen werden Messerwerte der Umgebung, des Prozesses und Informationen über das Entformungsverhalten im zeitlichen Verlauf aufgezeichnet. Die gesammelten Werte werden in einer Datenbank gespeichert und ermöglichen es, Änderungen in der Fertigung und der Entformung zu erkennen.

Hendrik Beiersdorf (ACMOS Chemie) bringt in seinem Vortrag fundierte Einblicke in moderne Trennmitteltechnologien für verschiedene PU-Anwendungsbereiche mit. Anschaulich und praxisnah zeigt er die Besonderheiten von Kaltschaum- und Integralschaumanwendungen auf und vergleicht dabei zwei unterschiedliche Trennverfahren hinsichtlich ihrer jeweiligen Vor- und Nachteile.
Weitere Informationen sowie der genaue Titel des Vortrags folgen in Kürze.

Themenschwerpunkte:

• Polyurethanverarbeitung
• Digitalisierung
• Trennschichten

Moderation:

Jonathan Alms, IKV

Vorträge:

• Entwicklung einer Messzelle zur automatisierten Untersuchung der Dauerfestigkeit permanenter Trennschichten (Lucas Rau, IKV)
• Trennmittelbezogene Einflussgrößen in der Kaltweich- und Integralschaumproduktion (Hendrik Beiersdorf, ACMOS CHEMIE KG)

Wir erweitern die ursprünglich angekündigte Session „Simulative Prozessanalyse im Spritzgießen“ thematisch: Am 24. Juni zeigen wir nicht nur neueste Forschungsansätze rund um die Simulation im Spritzgießen, sondern stellen auch das neue Technologienetzwerk KI4KI – Künstliche Intelligenz für die Kunststoffindustrie vor.

Warum?
Weil KI die nächste Stufe der Digitalisierung markiert – und sich bereits heute konkret im Spritzgießprozess, in der Materialentwicklung und in der Produktion anwenden lässt.

🔍 Das erwartet Sie:

KI-Methoden in der Materialentwicklung
Lukas Seifert, M.Sc., IKV Aachen
Wie maschinelles Lernen die Compoundierung unterstützt und Entwicklungszeiten verkürzt.

Intelligente Materialkartenadaption zur präzisen Deformationssimulation von Spritzgießbauteilen
Sebastian Schwan, M.Sc., IKV Aachen
Wie Materialdaten unter realen Bedingungen erfasst und simulativ optimiert werden – für realitätsnahe Ergebnisse.

KI in der Anwendung: Effizientes Spritzgießen in der Serienproduktion
Felix Müller, plus10 GmbH
Wie KI-gestützte Assistenzsysteme Ausschuss reduzieren und Einrichtprozesse beschleunigen.

Valide Materialdaten, präzise Simulation, übergeordnete Analysen
Michael Bosse, Simpatec
Praxisnahe Impulse aus der industriellen Anwendung.

Einführung: KI4KI – Warum jetzt der richtige Zeitpunkt ist, um in KI zu investieren
Einblicke in das neue Technologienetzwerk des IKV

Moderation:

Dr.-Ing. Christoph Zimmermann, IKV
Dipl.-Ing. Mauritius Schmitz

Technische Kunststoffbauteile sind meist hohen mechanischen, thermischen und chemischen Anforderungen ausgesetzt. In der Automobilindustrie umfassen diese Anforderungen beispielsweise hohe Temperatur- und Medienbeständigkeit. Duroplaste gehören zu den Kunststoffen, die aufgrund ihrer hohen Vernetzungsdichte in der Lage sind, diesen Anforderungen gerecht zu werden. Ihre hohe Vernetzungsdichte bedingt jedoch, dass Duroplaste im Gegensatz zu Thermoplasten nicht mittels Schweißen gefügt werden können. Dementsprechend stellt die Verschraubung, insbesondere die Direktverschraubung eine vielversprechende Möglichkeit zur Realisierung einer wirtschaftlichen und lösbaren Verbindung von duroplastischen Bauteilen dar. Im Gegensatz zu Thermoplasten existieren für Duroplaste jedoch keine Richtlinien zur Gestaltung einer Direktverschraubung. Diese Wissenslücke soll im Rahmen der Zusammenarbeit zwischen dem IKV und dem KTP im Projekt „Duroplast Direktverschraubung II“ behoben werden. Dafür sollen Gestaltungsrichtlinien für die Direktverschraubung sowohl bei Kurz- als auch Langzeitbeanspruchung erarbeitet werden.

Im Rahmen des Vortrags präsentiert das IKV die bereits erzielten Ergebnisse im Bereich der Kurzzeitbelastungen duroplastischer Direktverschraubungen. Zudem werden die angestrebten Untersuchungen im Rahmen der Langzeit dynamischen Belastung von duroplastischen Direktverschraubungen skizziert und diskutiert.

Themenschwerpunkte:

• Duroplast-Spritzgießen
• Direktverschraubung von Kunststoffen
• Mechanische Prüfung

Moderation:

Dr.-Ing. Christoph Zimmermann, IKV

Vorträge:

• aiXtight – 100% Erkennung der Kopfauflage für Direktverschraubungen
  (Dr.-Ing. Rainer Peters, aiXtrusion GmbH)
• Ableitung von Gestaltungs- und Anwendungsempfehlungen für die Direktverschraubung von Duroplasten
  (Guilherme Labanca Bachiega, IKV)

Thermoplastische Elastomere (TPE) eröffnen vielfältige Möglichkeiten in der modernen Produktentwicklung – von flexiblen Verbindungselementen bis hin zu komplexen Funktionsbauteilen. Doch aufgrund der besonderen Eigenschaften von TPE werden Entwicklerinnen und Entwickler bei der Gestaltung von TPE-Bauteilen vor neue Herausforderungen gestellt.

Besondere Anforderungen an die Gestaltung von TPE-Bauteilen

Bei der Gestaltung von TPE-Formteilen stoßen Konstrukteure auf eine Reihe spezieller Anforderungen: Schmelzeeigenschaften wie Fließfähigkeit und Rückstellverhalten müssen präzise berücksichtigt werden. Hinzu kommen Alterungsbeständigkeit oder die oft komplexen anisotropen mechanischen Eigenschaften, die bei der simulativen Abbildung des Deformationsverhaltens eine entscheidende Rolle spielen. Nur wer diese Faktoren tiefgehend versteht und in den Gestaltungsprozess integriert, kann langlebige und funktionale Bauteile erfolgreich entwickeln.

Zentrale Themen:

• Gestaltungsregeln für TPE-Bauteile
• Anisotrope Modellierung von TPE

Moderation:

Noah Mentges, IKV

Vorträge:

• Praktische Konstruktionshinweise aus erster Hand – von der Materialauswahl über die Bauteilauslegung bis hin zur Optimierung für Serienfertigung und Funktion (Lukas Kling, ALLOD Werkstoff GmbH & Co. KG)
• Neue Simulationsmethode zur Beschreibung der richtungsabhängigen mechanischen Eigenschaften von TPE die Perspektive für die Anwendung in der Produktentwicklung (Noah Mentges, IKV):