20 Jahre Kunststoffanalyse und –prüfung

Verschiedene Labore der mechanischen Prüfung, der Rheometrie, der Mikroskopie und der physikalischen Analyse existierten am IKV lange vor der Gründung des KAP. Sie waren allerdings verschiedenen Abteilungen zugeordnet und in ihren Aktivitäten eher projektspezifisch ausgerichtet. Mit der Gründung des Zentrums am 1. März 2003 hat das IKV diese Prüf- und Analysekompetenz gebündelt und verstärkt auf die Bearbeitung direkter und konkreter Fragestellungen aus der Industrie ausgerichtet. Das IKV konnte so den Industriepartnern seine Dienstleistungen kompetenter und strukturierter anbieten und gleichzeitig die oft komplexen Prüf- und Analysearbeiten für öffentliche Forschungs- und Entwicklungsprojekte auf eine solidere Basis stellen. Teil des Gründungsgedankens war der Aufbau eines systematischen Qualitätsmanagements sowie eines professionellen Projektmanagements.

Mit der Erstzertifizierung nach der Qualitätsmanagementnorm DIN EN ISO 9001:2000 am 16. Januar 2006 war ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum Erfolg des KAP erreicht. Sehr zügig erarbeitete man am KAP auch eine Systematik für die ganzheitliche Schadensanalyse, um Industrieanfragen effizient beantworten zu können. Seit 2007 vermitteln die Mitarbeiter des KAP dieses Wissen auch in regelmäßig stattfindenden Seminaren.

Neuen Ausbildungsberuf geschaffen:

Der spezifische Aufgabenbereich erforderte eine ebenso spezifische Qualifizierung der Nachwuchskräfte. Einen Ausbildungsberuf in diesem Bereich gab es vor 20 Jahren noch nicht. Das Berufsbild des Werkstoffprüfers kam dem Anforderungsprofil zwar recht nahe, war aber damals noch stark an der Prüfung von Metallwerkstoffen orientiert. So kam es zu der  skurril anmutenden Situation, dass das Institut für Kunststoffverarbeitung 2008 zunächst im Ausbildungsgang Werkstoffprüfer für Metalltechnik ausbildete.

Das KAP nahm dies jedoch auch zum Anlass, diesen Ausbildungsberuf weiter auszudifferenzieren. Mit dem BIBB (Bundesinstitut für Berufsbildung in Bonn) der IHK und einem großen Gremium hat es den Ausbildungsberuf „Werkstoffprüfer Kunststofftechnik“ gestaltet und 2013 zum ersten Mal ausgebildet.

Synergien aus Forschung und Industrieerfahrung nutzen: Die Plasmatechnologie am KAP:

2013 wurden auch sie Arbeitsgruppen der Plasma- und Oberflächentechnik in das KAP eingegliedert. Den Ausschlag dafür gab die Tatsache, dass KAP-Leiter Prof. Rainer Dahlmann am IKV im Arbeitsgebiet Plasmatechnologie promoviert hat und damit die ideale Besetzung für die wissenschaftliche Leitung und inhaltliche Betreuung ist. Zudem war die Zusammenarbeit zwischen der Plasmatechnik am IKV und dem KAP von Beginn an sehr eng, da Forschung in der Plasmatechnik ohne begleitende instrumentelle Analytik nicht denkbar ist.

Von den Synergien profitieren Analytik und Plasmaforschung gleichermaßen. An vielen Stellen ist es mittlerweile gelungen, die Grundlagenforschung der Plasma-Arbeitsgruppen z. B. in Form von Transferprojekten in die Praxis zu bringen. Ein Beispiel ist die gelungene Barriereausrüstung von PET-Getränkeflaschen durch eine spezielle, im Plasma erzeugte Schichtchemie, die heute im Industriemaßstab umgesetzt ist. Eine Weiterentwicklung dieser Arbeiten führte 2020 zu einer Ausgründung: Die Ionkraft GmbH betreibt die industrielle Umsetzung solcher ausgewiesen recyclingfähigen Barriere- und Schutzsysteme auf Plasmabasis insbesondere für großvolumige Hohlkörper.

Recyclingfähige Barriereschichten lassen sich aber auch auf Platten oder Folien applizieren. So können sie in jeglicher Art von Verpackung nicht nur das Füllgut schützen, sondern auch die Migration von Substanzen in das Füllgut zu verhindern. Die Plasmatechnologie kann deshalb einen wichtigen Beitrag zur Erfüllung der politisch geforderten Recyclingquoten leisten. Daran arbeiten die Plasmagruppen des IKV derzeit.

Effizientes Trouble-shooting für die Industrie:

Die Schadensanalyse von Kunststoffprodukten ist eine der Kernkompetenzen des KAP. Es hat dazu ein systematisches Verfahren entwickelt, das nicht nur Analyseergebnisse liefert, sondern diese auch einordnet und daraus Lösungsmöglichkeiten entwickelt. Um ein möglichst vollständiges Gesamtbild des Schadens zu erhalten, werden relevante Informationen nicht nur zum Schadensbild selbst, sondern auch zum Umfeld gesammelt. Wichtig ist dabei die enge Abstimmung mit dem Auftraggeber, um auch Details erfassen zu können, die auf den ersten Blick irrelevant erscheinen. Auf Grundlage dieser Informationen erstellen die Wissenschaftler am KAP eine Schadenshypothese, die die Auswahl der konkreten Tests und instrumentellen Analysen bestimmt. Aus den Ergebnissen können sie Versagensgründe ermitteln und Handlungsempfehlungen ableiten.

Im Bereich der Werkstoffcharakterisierung gewinnt aktuell das Thema Rezyklatanalyse immer mehr an Relevanz. Hier hat das KAP eine gleichermaßen anwendungsnahe wie zielgerichtete Herangehensweise entwickelt, um mit möglichst geringem analytischem Aufwand belastbare Aussagen über Verarbeitbarkeit und Einsatzbereich spezifischer Rezyklate treffen zu können.

Das interdisziplinäre Team aus Physikern, Chemikern, Ingenieuren, Technikern und Werkstoffprüfern mit seinen 25 Mitarbeitern plus studentischen Hilfskräften profitiert bei der Beantwortung der Fragestellungen aus der Industrie sowohl von der guten Infrastruktur durch die Bündelung der Aktivitäten als auch von der großen Nähe zur Forschung. Basis seiner Arbeit sind die umfangreichen Analysen- und Prüfmöglichkeiten mit seiner instrumentellen Ausstattung auf höchstem Niveau, die kontinuierlich erweitert und ausgebaut wird. Inzwischen managt das Team rund 500 Projekte pro Jahr, von der Werkstoffanalyse und der Bauteilprüfung bis zum Trouble-shooting in der Produktion und der Schadensanalyse in den unterschiedlichsten Zusammenhängen.

Ansprechpartner für Fragen:

Prof. Dr. rer. nat. Rainer Dahlmann
+49 241 80-25928
rainer.dahlmann@ikv.rwth-aachen.de