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Prozesstechnologie

Willkommen auf den Seiten der Servicegruppe "Prozesstechnologie" unter der Leitung von Prof. Dr. Bastian Rapp


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Folienstraße geht in Betrieb

Mit dem Advanced Foil Processing Center (AFPC) hat die Universität Freiburg in Kooperation zwischen dem Freiburger Materialforschungszentrum (FMF), dem Freiburger Zentrum für interaktive Werkstoffe und bioinspirierte Technologien (FIT) sowie dem Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) eines der modernsten flexiblen Bearbeitungszentrum für Folien im Rolle-zu-Rolle Format etabliert. Dabei können am AFPC Folien direkt aus Granulaten extrudiert, strukturiert und beschichtet werden – in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle Format.

Als Materialien stehen dabei die gesamte Bandbreite moderner Thermoplaste ebenso zur Verfügung, wie biogene und kompostierbare Materialien und, als eine Eigenentwicklung an der Universität Freiburg, Glas unter Verwendung der Glassomer Technologie.  Mit dem AFPC wird eine wichtige Technologielücke zwischen materialorientierten Grundlagenwissenschaften und der industriellen Anwendung geschlossen, die es ermöglicht, Materialinnovationen zu skalieren und die in Grundlagenforschung entwickelten Materialsysteme in industriellen Produktionsprozessen zu optimieren. Dadurch wird einen industrielle Verwertung von Materialinnovation einfacher und kostengünstiger.

Das AFPC wurde mit Mittel aus dem EU REACT / EFRE-Programm (Europäischen Fonds fGr regionale Entwicklung als Teil der Reaktion der Union auf die COVlD-19-Pandemie) finanziert.



Wir kooperieren mit universitären Einrichtungen, Instituten und der Industrie.

Unsere Forschungsschwerpunkte sind die Rheologie, die mechanische Analyse an Polymeren und die Polymerverarbeitung.

 

Rheologie

Die rheologischen Untersuchungen erfolgen an:

  • Homopolymeren, linear und verzweigt
  • Polymerblends, nicht mischbar und mischbar, Kompatibilisierung, Molekulardynamik von Polymeren
  • Gefüllten Polymeren und Nanokompositen
  • Bioorganischen Materialien
  • Heterogenen Netzwerkstrukturen
  • Polymerlösungen und maßgeschneiderte Spezialpolymeren für 3D-Druck

 

Wir beschäftigen uns mit der Lösung von inversen Aufgaben der Rheologie:

  • Bestimmung von Verteilungsfunktionen (z.B. Partikelgrößenverteilungen in Polymerblends oder der Molmassenverteilung von Homopolymeren) aus rheologischen Messungen

 

Weitere Infos zum Download hier: 2023_Pitch Rheology English_FMF

 

Mechanische Analysen an Polymeren:

  • Untersuchung des viskoelastischen Verhaltens und der Phasenübergänge (TG) mittels dynamisch mechanischer Analyse (von -150°C bis 600°C)
  • Bestimmung der Kerbschlagzähigkeit nach Izod und Charpy und die mechanischen Eigenschaften (Zugdehnung)
  • Thermo-mechanische Analysen (z. B. Ausdehnungskoeffizient von Polymeren oder Erweichung durch Penetration Messungen)

 

Polymerverarbeitung:

    • chemische Reaktionen in der Schmelze
    • Extrusion von Granulaten und Pulvern mit den Möglichkeiten der Flüssigkeitdosierung, gravimetrischen Dosierung und der Sidefeederfunktion
    • Verarbeitung von Polymeren mit Compounder, Walzwerk, Folienblasenmaschine und Vakuumschmelzpresse

Prozessrelevante Untersuchungen von Polymeren

  • Hochdruck-Kapillarrheometer
    • um die Fließeigenschaften von Polymeren an hohen Scher- und Dehnraten besser zu verstehen. Resultierende Informationen: korrigierte Viskosität (Bagley, Weissenberg-Rabinowitsch und Mooney Korrekturen), Fließinstabilitäten wie Shark-skin, Stick-slip, gross melt fracture.
    • pVT (pressure-Volume-Temperature) Messungen von nieder- und hoch viskosen Polymermaterialien für Prozessoptimierung, Modellierung (Tait Diagramm)
    • TCM (Thermal conductivity measurements) thermische Leitfähigkeitsmessungen unter Hochdruck

  • Kombinierte rheologische Methoden, Kleinwinkel Lichtstreuung (Small-angle light scattering, SALS) und Bildgebung mittels polarisiertem Licht (Shear-induced Polarized Light Imaging, SIPLI) ermöglichen die in-situ Untersuchungen

    • der Scher-induzierten Kettenorientierung und -dehnung und die Initiierung von Kristallisation von Polymerschmelzen bei Temperaturen höher als die Schmelztemperatur (optimierte Verarbeitungsbedingungen und verbesserte Mechanischen Eigenschaften)

    • Scher-induzierte Phasen und morphologische Übergang von Materialien
    • Die Orientierung von Flüssigkristallen und Kristallstrukturen in Polymerlösungen

Mitarbeiter

 

Publikationen

 

Nützliche Links für Rheologen