Die Wissensdatenbank mit Begriffen rund um's Thema Kunststoff
In diesem kostenfreien Onlinenachschlagewerk finden Sie zahlreiche Begriffserklärungen zum Werkstoff Kunststoff. Diese sind gerade auch für Quereinsteiger eine kleine Starthilfe in die umfangreiche Welt der Kunststoffverarbeitung.
Haftung neu gedacht
Mit dem Start des IGF-Forschungsvorhabens „KombiHaft“ bündeln das Kunststoff-Zentrum SKZ und das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM ihre komplementären Kompetenzen, um eine der zentralen Herausforderungen der Kunststoffverarbeitung neu zu denken: die zuverlässige und wirtschaftliche Beschichtung von Polyolefinen.
Im Forschungsprojekt "KombiHaft" werden innovative Verfahren entwickelt, um die Haftung auf Polyolefinen gezielt zu verbessern. (Foto: KI-generiert)
Forschungsvorhaben “KombiHaft” startet: Neue Wege zur lackierfreundlichen Polyolefinoberfläche im Spritzguss
Polyolefine wie Polypropylen und Polyethylen sind aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften, ihres günstigen Preisniveaus und ihrer vergleichsweise guten CO₂-Bilanz aus der industriellen Produktion nicht wegzudenken.
Gleichzeitig stellen ihre unpolaren Oberflächen eine erhebliche Hürde für nachfolgende Lackier- und Beschichtungsprozesse dar. In der Praxis führt dies bislang zu kostenintensiven und ökologisch kritisch diskutierten Vorbehandlungsverfahren oder sogar zu materialseitigen Substitutionen, die sowohl wirtschaftliche als auch nachhaltigkeitsbezogene Nachteile mit sich bringen.
Genau an diesem Punkt setzt das Projekt “KombiHaft” an – mit dem klaren Ziel, die Lackierbarkeit von Polyolefinen direkt im Spritzgießprozess signifikant zu verbessern und damit bestehende Prozessketten grundlegend zu verschlanken.
Materialinnovationen treffen Prozessintelligenz
Der innovative Ansatz des Vorhabens basiert auf der gezielten Kombination zweier bislang getrennt betrachteter Lösungsräume: materialseitiger Funktionalisierung und werkzeugseitiger Prozessführung.
Am Fraunhofer IFAM werden neuartige photoreaktive Haftvermittler entwickelt, die sich während des Spritzgießprozesses gezielt an der Bauteiloberfläche anreichern. Durch eine anschließende UV-Aktivierung werden diese in Form molekular dünner Schichten stabil fixiert und ermöglicht so eine verbesserte Lackierbarkeit von Polyolefinoberflächen – ohne zusätzliche nasschemische oder thermische Vorbehandlungsschritte.
Dabei wird bewusst auf bekannte kritische Substanzklassen verzichtet; stattdessen stehen thermisch stabile, kosteneffiziente und toxikologisch unbedenkliche Moleküldesigns im Fokus.
Parallel dazu werden am SKZ werkzeugtechnische Strategien entwickelt, die gezielt die Grenzschichtstruktur des Bauteils beeinflussen. Im Zentrum stehen dabei innovative Konzepte der aktiven und passiven Oberflächentemperierung, beispielsweise durch keramische Heizsysteme oder funktionelle Werkzeugbeschichtungen, sowie biomimetisch inspirierte Mikrostrukturierungen der Werkzeugoberfläche.
Diese Maßnahmen wirken direkt auf das Formfüll- und Abkühlverhalten und damit auf die molekulare und morphologische Ausprägung der Bauteiloberfläche – zentrale Stellgrößen für die resultierende Adhäsion nachfolgender Lackier- und Beschichtungsprozesse.
„Mit ‘KombiHaft’ verfolgen wir erstmals einen ganzheitlichen Ansatz, bei dem Materialchemie und Prozessführung nicht isoliert betrachtet, sondern gezielt miteinander verknüpft werden“, erklärt Dr. Martin Wiesing, Projektleiter am Fraunhofer IFAM. „Gerade diese systematische Kopplung eröffnet die Möglichkeit, Adhäsionseigenschaften reproduzierbar und industriell robust einzustellen.“
Inline-Aktivierung als Schlüssel zur Prozessrevolution
Ein wesentliches Ziel des Projekts besteht darin, die Aktivierung der Kunststoffoberfläche direkt in den laufenden Spritzgießprozess zu integrieren. Die Haftvermittler werden dabei als Additiv eingebracht, migrieren kontrolliert an die Bauteiloberfläche und werden unmittelbar nach der Formgebung durch UV-Strahlung aktiviert.
Dieser Inline-Ansatz verspricht einen Paradigmenwechsel: Aufwändige und an die angelieferte Bauteiloberfläche anzupassende Prozessschritte wie Beflammen, Plasmaaktivierung oder Primerauftrag könnten zukünftig vollständig entfallen. Neben einer deutlichen Reduktion von Kosten und Durchlaufzeiten ergeben sich daraus auch substanzielle Vorteile hinsichtlich Prozessstabilität, Ausschussreduzierung und Nachhaltigkeit.
„Unser Ziel ist es, die Lackierbarkeit von Polyolefinen dorthin zu bringen, wo sie hingehört: in den Spritzgießprozess selbst“, beschreibt Dr. Susanne Wintzheimer, Projektleiterin am SKZ, die Motivation hinter dem Vorhaben. „Wenn es gelingt, die notwendige Oberflächenfunktionalität bereits während der Formgebung einzustellen, entsteht ein enormer industrieller Hebel – insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen.“
Relevanz für Industrie und Nachhaltigkeit
Die wirtschaftliche und ökologische Bedeutung des Projekts ist erheblich. Durch den Wegfall externer Oberflächenvorbehandlungsschritte sowie die Möglichkeit, weiterhin kostengünstige Polyolefine anstelle teurerer Alternativmaterialien einzusetzen, werden signifikante Einsparpotenziale erwartet.
Gleichzeitig reduziert sich der Einsatz emissionsintensiver Verfahren und kritischer Chemikalien – ein klarer Beitrag zu aktuellen regulatorischen Anforderungen und Nachhaltigkeitszielen.
Darüber hinaus eröffnet der entwickelte Lösungsansatz Perspektiven über die klassische Lackierung hinaus, beispielsweise für Klebe-, Druck- oder Mehrkomponentenprozesse, bei denen die Oberflächenhaftung eine zentrale Rolle spielt.
Mitwirkung ausdrücklich erwünscht
Das Projekt “KombiHaft” ist auf zwei Jahre angelegt und lebt im Sinne der Industriellen Gemeinschaftsforschung vom engen Austausch mit der industriellen Praxis. Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von Materialherstellern über Verarbeiter bis hin zu Beschichtern und Anlagenbauern – sind ausdrücklich eingeladen, sich im projektbegleitenden Ausschuss zu engagieren.
Die Teilnahme bietet die Möglichkeit, eigene Anforderungen einzubringen, frühzeitig Zugang zu Ergebnissen zu erhalten und die Entwicklung einer potenziell disruptiven Technologie aktiv mitzugestalten. Die Mitwirkung im Ausschuss ist kostenfrei und unverbindlich.
Förderung
Das Forschungsvorhaben „KombiHaft“ (Förderkennzeichen 01IF25112N) wird im Rahmen des Programms Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert. Die Projektträgerschaft erfolgt über das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
