Funktionale Materialien

Oberflächen werden intelligent. Sie erhalten neue Eigenschaften, indem in ihre Beschichtung funktionale Materialien integriert werden. Sie verändern sich so nach unseren Ansprüchen und Wünschen, leiten uns, schützen uns, lösen Aktionen aus. Das Spektrum reicht von elektrisch leitfähigen Beschichtungen, elektrischen Widerstandsheizungen, gedruckter großflächiger Sensorik bis hin zu Technologien für eine echte Interaktion zwischen Mensch und Maschine (Human Machine Interface) mittels gedruckter Aktuatoren.


Um dieses Ergebnis zu erreichen, werden konventionelle Werkstoffe mit funktionalen Füllstoffen modifiziert. Diese smarten Materialien werden in den entsprechenden Laboren des Fraunhofer IPA kundenspezifisch synthetisiert, funktionalisiert, dispergiert und appliziert. Die Abteilung verfügt über ein Reaktortechnikum, ein Dispersionstechnikum sowie mehrere Applikationstechnika und Analysenlabore. In der modular erweiterbaren Modellfabrik sind Scale-up Untersuchungen möglich, durch die Produktideen und Produktionsprozesse schnell und bedarfsgerecht auf Umsetzbarkeit geprüft werden können. Die Digitalisierung dieser Prozesse schafft die Grundlage für die Einführung nummerischer Lösungsansätze und neuer Geschäftsmodelle in der Prozessindustrie.


Die Kompetenz der Abteilung reicht heute vom Aufbau einfacher Funktionsmuster, über die Entwicklung von Prozess-und Verfahrenstechniken sowie Software, bis hin zur Inbetriebnahme der Anlagen, so dass allen Fragestellungen rund um die Intelligente Oberfläche bedarfsorientiert begegnet werden kann.

Dehnbare optisch transparente Elektroden für den Einsatz bei Aktoren basierend auf dielektrischen Elastomeren

Modellfabrik – Digitalisierung der Prozessindustrie

 

Elektrodenfertigung

Das Fraunhofer IPA forscht im Bereich der Produktion und Optimierung von Energiespeichern. Die Prozessschritte für die Herstellung von Batterien und Superkondensatoren in Form einer Batterieproduktion sind vorhanden. Laborprozesse können flexibel für industriell relevante Mengen hochskaliert werden.

 

Formulierung und Funktionalisierung Elektrodenfertigung

Die Gruppe »Formulierung und Funktionalisierung« entwickelt kundenspezifische Materialkomposite und erarbeitet Herstellungs- und Modifizierungstechnologien für neue Materialien.

 

Dispergiertechnik

In Rahmen von Entwicklungsprojekten erforscht die Gruppe »Dispergiertechnik« die Auswahl der richtigen Matrixmaterialien, Additiven, Stabilisatoren und Verarbeitungsprozessen.

 

Applikationstechnik

Im Rahmen von F&E Projekten entwickelt die Gruppe »Applikation multifunktionaler Schichten« individuelle drucktechnische Lösungen für eine ressourceneffiziente und kostengünstige Produktion.

 

Unser Angebot für Ihren Bedarf

In unseren Laboren können wir Tinten und Dispersionen verschiedener Nanopartikel-größen auf unterschiedliche flache und flexible Oberflächen auftragen. Die verarbeitbaren Substrate können variieren von Polymeren über Verbundwerkstoffe bis zu Glas.

 

Perseus - Entwicklung von binderfreien Batterieelektroden

Ziel des Projektes ist die Erforschung des Einsatzes von nanoskaligen Kohlenstoffen in Form von (funktionalisierten) Carbon Nanohorns (CNHs) als Ersatz des in typischen Lithium-Ionen-Batterien enthaltenen Binder- sowie Leitrußanteils.

 

SkiPper: Superkondensatoren als Puffersysteme zur Speicherung von elektrischer Energie

Die Abteilung »Funktionale Materialien« entwickelt neuartige Hochleistungs-Energiespeicher für den Einsatz in Elektrofahrzeugen.

 

Electrograph

Der Einsatz von Superkondensatoren in der Elektromobilität ermöglicht eine effizientere Nutzung von Energie, welche in den Fahrzeugen durch technische Verfahren zurückgewonnen und in Energiespeicher gelagert werden kann und bei Bedarf abrufbar ist.

 

AlBaTross – All-Solid-State-Batterien

Der Fokus der Entwicklungsarbeit liegt hierbei auf der Modifikation der Grenzfläche zwischen Elektrode und Trockenelektrolyt, welche momentan bei All-Solid-State-Batterien hinsichtlich der Performance eine Schwachstelle darstellt.

 

Fast Storage BW II: Energiespeicher der nächsten Generation

Mit Industriepartnern entwickelte Powercaps vom Fraunhofer IPA vereinen die Vorteile von Batterien und Superkondensatoren um eine Schnellladefähigkeit und eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.

 

DigiBattPro BW

Innerhalb des Projektes wurde eine Hochleistungsspeicherzelle durch digitalisierte Fertigungsstationen für die Anwendung in kabellosen Elektrowerkzeugen entwickelt. Es konnten erfolgreich die Machbarkeit der Digitalisierung einzelner Fertigungsstationen einer Batteriezellenproduktion sowie die Einsatztauglichkeit der von VARTA entwickelten Demonstratorzellen für Power-Tool-Anwendungen nachgewiesen werden.

 

Panaremo

Im Projekt Panaremo untersuchten Forscher am Fraunhofer IPA die Einsatztauglichkeit von Papierelektroden in Energiespeicherzellen und betrachteten die Skalierbarkeit möglicher massenproduktionstauglicher Fertigungsprozesse für diese Elektroden auf einer Rolle-zu-Rolle-Anlage.

 

PolyGraph: Barriereschichten aus Polymeren und Graphen für die Verpackungsindustrie

Im Rahmen des Projektes PolyGraph werden Hybridgranulate aus Polymeren und Graphen mit Barriereeigenschaften für die Verpackungsindustrie entwickelt.

 

WINDHEAT: Enteisung von Windradblättern

Ziel des Projekts WINDHEAT war die Entwicklung eines kostengünstigen und energieeffizienten Eiserkennungs- und Enteisungs-Systems für Kleinwindkraftanlagen

 

NANOTEMPEx

Entwicklung einer neuartigen Nanokompositschicht für den geräteimmanenten EX-Schutz, welche eine hochsensible flächige Temperaturüberwachung mit direkter Lokalisierung von Heißpunkten ermöglicht.

 

C-Net

Im Rahmen des Verbundprojekts C-Net wurde eine neue Generation nanostrukturverstärkter Verbundwerkstoffe, basierend auf einem Carbon Nanotubes (CNTs)/Keramik-Komposite, untersucht.