Preis für Grundlagenforschung zu neuartigen Multi-Matrix-Faserkunststoffverbunden

Felix Conrad erhält für seine Diplomarbeit „Herstellung von Multi-Matrix-Faserkunststoffverbunden (MM-FKV) und Analyse ihrer mechanischen Eigenschaften“ den Professor-Franz-Brandstetter-Preis.

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 Multi-Matrix-Faserkunststoffverbund-Bauteile (MM-FKV) sind z. B. für den Einsatz in der Medizintechnik von hohem Interesse, weil sie neuartige Ansätze bei der Herstellung von orthopädischen Hilfsmitteln wie Prothesen, Korsetten oder Schienen (Orthesen) ermöglichen.

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, konnte überzeugend das Anwendungspotenzial für biegeweiche, aber dennoch zug- bzw. drucksteife Festkörpergelenke demonstrierten werden. Auf die von ihm 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 wurde von Dr. Axel Spickenheuer und Simon Konze am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) sowie Prof. Maik Gude und Andreas Borowski am Institut für Leichtbau- und Kunststofftechnik der Technischen Universität Dresden betreut und war in das am IPF laufende ZIM-Verbundforschungsprojekt „Erweiterung der Tailored Fiber Placement Technologie um einen Elastomerdruckkopf für partielle Infiltration von textilen Preformen“ (Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über AiF Projekt GmbH) eingebunden. Bei der weiteren Arbeit im Projekt stellen die Ergebnisse der Diplomarbeit die Basis für die anstehende Automatisierung des betrachteten lmprägnierschritts dar, bei der es darum gehen wird, 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 wegen der Corona-Pandemie ausgefallenen JEC Composites Show in Paris vorgestellt werden.

Die für den 23. April 2020 geplante feierliche Preisübergabe wird aufgrund der bestehenden Kontaktbeschränkungen 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. Der namensgebende Stifter wirkte viele Jahre in leitenden Funktionen bei BASF SE, zuletzt als Leiter des Kompetenzzentrums Polymerforschung und war dem IPF als Erster Vorsitzender des Fördervereins des Instituts sowie als Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats eng verbunden.