Neuartige Multi-Matrix-Faserkunststoffverbunde

Felix Conrad erhält für seine Diplomarbeit den Professor-Franz-Brandstetter-Preis. (Bild: Leibniz-Institut)

Conrad untersuchte prozesstechnische und werkstoffliche Wege, um textile Faserpreformen mit lokal verschiedenen duromeren Matrixwerkstoffen zu imprägnieren und so Bauteile mit gezielt abgestuften mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Solche MM-FKV sind zum Beispiel für den Einsatz in der Medizintechnik von hohem Interesse: Sie bieten neuartige Ansätze bei der Herstellung von orthopädischen Hilfsmitteln wie Prothesen, Korsetten oder Orthesen ermöglichen.

Biegeweiche, zug- und drucksteife Festkörpergelenke

Aufgrund seiner Versuche konnte Conrad eine geeignete Prozessreihenfolge und das zur Qualitätssicherung nötige Aushärtungsregime herausarbeiten. Anhand von Prüfkörpern, auf Grundlage von Tailored Fiber Placement-Preformen mit gezielt eingebrachten elastischen und steifen Matrices, ließ sich überzeugend das Anwendungspotenzial für biegeweiche, aber dennoch zug- und drucksteife Festkörpergelenke demonstrierten. Auf die von Conrad vorgeschlagene Weise hergestellte Gelenke sollen künftig in Orthesen eines Projektpartners eingesetzt werden, um den Tragekomfort bei Patienten und den Funktionsumfang der medizinischen Hilfsmittel weiter zu steigern.

Die Diplomarbeit haben Dr. Axel Spickenheuer und Simon Konze am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF) sowie Prof. Maik Gude und Andreas Borowski am Institut für Leichtbau- und Kunststofftechnik der Technischen Universität Dresden betreut. Die Arbeit war in das am IPF laufende ZIM-Verbundforschungsprojekt „Erweiterung der Tailored Fiber Placement Technologie um einen Elastomerdruckkopf für partielle Infiltration von textilen Preformen“ eingebunden. Mittelgeber sind Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über das Unternehmen AiF Projekt. Bei der weiteren Arbeit im Projekt stellen die Ergebnisse der Diplomarbeit die Basis für die anstehende Automatisierung des betrachteten lmprägnierschritts dar. Dabei geht es darum, den Prozess zukünftig mit hoher Reproduzierbarkeit bei geringem technischen und personellen Aufwand durchführen zu können. Das Verfahren ist inzwischen zum Patent angemeldet.

Erste Demonstrationsobjekte sollten im März 2020 auf der JEC Composites Show in Paris vorgestellt werden. Diese ist aufgrund der Corona-Pandemie jedoch ausgefallenen. Die für den 23. April 2020 geplante feierliche Preisübergabe ist auf den 6. November 2020 verschoben. Der Professor-Franz-Brandstetter-Preis wird jährlich für eine hervorragende Diplom- oder Masterarbeit vergeben, die am IPF angefertigt wurde. (jhn)