Neues Forschungsvorhaben "SNAKE - Skin" wurde genehmigt

Prof. Dr.-Ing. Matthias Deckert war mit der Antragstellung eines neuen Forschungsvorhabens bei der Baden-Württemberg-Stiftung erfolgreich. Das Vorhaben trägt den Titel „Industrietaugliche Spritzgießprozesse zur Replikation bioinspirierter Werkzeugoberflächen zur Erzeugung 3D-reibwertoptimierter Funktionskomponenten“ und das Kennwort “SNAKE-Skin“. Die Laufzeit des Vorhabens beträgt 3 Jahre.

Ziel des gemeinsam von der Hochschule Esslingen und dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg beantragten Vorhabens ist die Erarbeitung industrietauglicher Fertigungsverfahren zur Erzeugung bioinspirierter Nanostrukturen hoher Gebrauchsbeständigkeit auf Polymeroberflächen mit richtungsabhängigem, in weiten Bereichen frei einstellbarem, bedarfsgerechtem Reibwert (Reibwert-on-Demand). Mögliche Anwendungen umfassen die Bereiche Medizin- und Mikrosystemtechnik sowie die Lager- und Fördertechnik. Im angestrebten Spritzgießprozess kann eine kleine als auch eine große Flächen strukturiert und somit funktionalisiert werden.

Um dieses Ziel zu erreichen sollen im Vorhaben Prozesse zur PVD-basierten, großflächigen Abscheidung gerichteter (anisotroper) Nanostrukturen erarbeitet werden. Derartige Strukturen sollen auf Werkzeugen für den Kunststoffspritzguss appliziert und im Spritzgießprozess in vernetzende Polymere abgeformt werden, so dass Strukturen nach dem Vorbild der California King Snake auf der Polymeroberfläche erzeugt werden können. Deren Haut verfügt über eine spezielle, anisotrope Mikro- und Nanostruktur,  die der Schlange eine sichere Fortbewegung selbst auf schwierigsten Untergründen erlaubt.

Im Spritzgießprozess soll untersucht werden, wie durch eine gezielte Prozessführung die Strukturen auf den Werkzeugoberflächen auf die Komponentenoberflächen übertragen und dann prozesssicher entformt werden können. Dabei sollen reaktive Systeme wie PUR oder LSR verarbeitet werden. Diese Kunststoffe können in der Härte variiert werden, wodurch gezielt Rückfeder- bzw. Selbstheilungseigenschaften begünstigt werden sollen (siehe Vergleich PUR und PC).

Im Verlauf des Vorhabens sollen derart nanostrukturierte Demonstratorbauteile abgemustert und bezüglich ihrer Reibwerteigenschaften und Beständigkeiten charakterisiert werden. Damit soll der Nachweis der anisotropen, tribologischen Wirkung von Nanostrukturen und damit der gezielten, richtungsabhängigen Reibwertmodifikation erbracht werden. Perspektivisch können damit z.B. verbesserte Instrumente für die minimalinvasive Chirurgie bereitgestellt werden, die dem Operateur ein gegenüber bestehenden Lösungen wesentlich verbessertes, haptisches Feedback zur Verfügung stellen.

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