Kunststoffkreislauf am IKT

In Anbetracht globaler Herausforderungen, wie dem Klimawandel oder der Endlichkeit fossiler Ressourcen, stehen sowohl Biokunststoffe als auch das Recycling seit Jahren im Fokus der Forschung des Instituts für Kunststofftechnik (IKT). Beide Ansätze bedienen sich enger Wechselwirkungen zwischen Produkt, Werkstoff und Verarbeitungsprozessen. Daher ist es wichtig, die verschiedenen Disziplinen in ihrer Gesamtheit zu betrachten, da nur durch eine enge Verzahnung eine umfassende nachhaltige Lösung erreicht werden kann.

Das Institut für Kunststofftechnik arbeitet in allen Bereichen der Kunststofftechnik (Bild 1); der Werkstofftechnik, der Verarbeitungstechnik und der Produktentwicklung. Die Forschung in der Werkstofftechnik zielt darauf ab, die Eigenschaften von Kunststoff als Werkstoff zu verbessern, während in der Verarbeitungstechnik der Fokus auf Verarbeitungsmaschinen, Werkzeugen und Prozessen liegt. Das Gebiet der Produktentwicklung konzentriert sich auf die Verbesserung von Kunststoffprodukten selbst. In all diesen Bereichen steht der schonende Umgang mit Ressourcen und die Vermeidung von Kunststoffeinträgen in die Umwelt im Fokus.

Im Folgenden sollen beispielhaft drei Forschungsaktivitäten aus den über 50 öffentlich geförderten Projekten der verschiedenen Forschungsbereiche des Instituts kurz vorgestellt werden.

Im Bereich der Produktentwicklung beteiligt sich das Institut für Kunststofftechnik am öffentlich durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft geförderten Forschungsverbund „BeBio2“. Innerhalb des Verbunds forscht das IKT gemeinsam mit den teilnehmenden Unternehmen an den Langzeiteigenschaften und ‑beständigkeiten von wichtigen Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen. Wichtig für die Verbreitung biogener Werkstoffe und somit für die Einsparung fossiler Ressourcen ist der Transfer der gewonnenen Beständigkeitsdaten in die Industrie. Daher sollen die gewonnenen Daten innerhalb einer Datenbank für Unternehmen und Anwender verfügbar gemacht werden.

Ein weiteres Projekt zum Thema Nachhaltigkeit, das vom selben Bundesministerium gefördert wird, beschäftigt sich mit der Werkstoffentwicklung für Kunstrasenplätze. Hier möchte das Institut für Kunststofftechnik in Zusammenarbeit mit dem Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme (IBBS) der Univ. Stuttgart und der Firma Tecnaro ein umweltfreundliches Kunststoffrasensystem entwickeln. Ziel des Projekts ist es, den Ausstoß von Mikroplastik in die Umwelt zu reduzieren und eine nachhaltige Alternative für Sportplätze mit Kunststoffrasen zu schaffen. Im Rahmen des Projekts sollen so erstmalig alle Komponenten des Rasensystems, einschließlich der dehnfähigen Unterschicht, der Kunststofffasern und des Einfüllgranulats, aus nachwachsenden, schadstofffreien Rohstoffquellen hergestellt werden (Bild 2).

Weiter werden auch Recycling- und Upcyclingstrategien erforscht. So wird beispielsweise im von der DBU geförderten Projekt „UpFilt“ hochwertiges Kunststoff-Filament aus den Verschnittresten beim Thermoformen gewonnen. Diese werden anschließend in einem neuartigen Verfahren der Additiven Fertigung direkt für das Hinterdrucken vom ursprünglich thermogeformten Bauteil eingesetzt. Angestrebt wird mit dem Verfahren vorrangig eine Reduktion des Abfalls, eine Reduktion des Gesamtenergiebedarfs und die Erhöhung der möglichen Formgebungsvielfalt und Bauteilkomplexität, bei gleichzeitiger Homogenisierung des eingesetzten Materials. Insbesondere der letztgenannte Punkt hat langfristig positive Auswirkung durch die wesentliche Verbesserung der Recycelbarkeit am Ende des Produktlebenszyklus.

Neben diesen und zahlreichen weiteren öffentlich geförderten Projekten auf dem Gebiet der Kunststofftechnik, bietet das Institut auch Ingenieur- und Prüfdienstleistungen an. Das institutseigene Prüflabor ist von der DAkkS nach DIN EN ISO/IEC 17025:2018 akkreditiert und unterstützt sowohl die zahlreichen Forschungsaktivitäten als auch industriell beauftragte Schadensanalysen und Prüfaufträge. Im Bereich der Lehre bietet das IKT ein breites Angebotsspektrum an Industrieseminaren, Vorlesungen, Übungen und Laborpraktika sowie die Möglichkeit an aktuellen Forschungsthemen, als studentische Hilfskraft oder im Rahmen einer Bachelor-, Studien- oder Masterarbeit mitzuwirken.

Text: IKT Institut für Kunststofftechnik – Universität Stuttgart