Als unabhängige Industrieforschungseinrichtung entwickelt, analysiert und forscht INNOVENT seit mehr als 20 Jahren erfolgreich in den Bereichen Oberflächentechnik, Magnetisch-Optische Systeme und Biomaterialien. Dabei unterstützt INNOVENT mit anwenderbezogenen Forschungsarbeiten insbesondere die mittelständische Wirtschaft aber auch große Industrieunternehmen. Vor diesem Hintergrund gibt es bei INNOVENT eine umfangreiche „Toolbox“ an Verfahren und Möglichkeiten der Modifizierung faserbasierter Werkstoffe. Diese „Tools“ lassen sich entweder einzeln oder in Kombination miteinander anwenden, um das gewünschte Ergebnis zu realisieren.
Jeder der Fachbereiche von INNOVENT hat dabei ganz eigene Möglichkeiten:
Oberflächentechnik (OFT):
Eine Möglichkeit der Modifizierung von Oberflächen ist die Beflammung. Hierbei werden hauptsächlich dünne Schichten und Schichtsysteme unter Atmosphärendruckbedingungen abgeschieden. Dabei können Dicken von wenigen Nanometern bis einigen hundert Nanometern erzeugt werden. Mit Hilfe von Beflammung ist es möglich Platten, Bahnen oder einzelne Endlosfäden zu behandeln. Mögliche Ziele der Behandlung sind dabei z.B. die Reibungsminderung oder das Erzeugen von wasserabweisenden oder anderen funktionellen Schichten.
Ähnlich der Beflammung eignen sich auch atmosphärische Plasmen dafür, funktionelle Schichten auf Werkstoffen zu erzeugen. Aber auch zur Vorbehandlung von einzelnen Filamenten oder ganzen Flächen werden atmosphärischen Plasmen eingesetzt. Ziel der Vorbehandlung kann es sein die Faser-Matrix-Haftung von Verbundmaterialien zu erhöhen, oder faserbasierte Verbundmaterialien für eine nachfolgende chemische Metallisierung vorzubereiten. Auch im Bereich der Fügetechnik können Beflammungs- und Plasmatechniken zur Erhöhung der Verbundfestigkeit verklebter faserverstärkter Bauteile eingesetzt werden.
Weiterhin forscht INNOVENT derzeit an der Herstellung von Verbundwerkstoffen mit thermoplastischen Stärkeestern. Mit Hilfe von thermoplastisch modifizierten Stärken können formaldehyd- und phenolfreie Faserplatten hergestellt werden. Diese lassen sich im Gegensatz zu herkömmlichen Faserplatten nachträglich unter Druck und Hitze verformen, so dass neuartige und ungewöhnliche Formen möglich sind. Als Grundlage für solche Platten eignen sich natürliche Materialien wie Laub und Nadelholz, Stroh, Zellulose-Pulpe oder Hanffasern aber auch Basaltfasern sind als Füllstoff möglich.
Seit 2017 arbeitet INNOVENT auch an der Modifizierung mineralischer Monofilamente (Basaltfasern). Mit einer eigens dafür errichteten Anlage können die Basaltfasern direkt bei INNOVENT hergestellt werden. Die Fasern lassen sich z.B. als Filamente, Rovings, technische Garne oder Kurzfasern in allen Varianten der textilen Verarbeitungskette einsetzen. Die Nutzung von Basaltfasern ist gesundheitlich unbedenklich und gilt als besonders ökologisch.
Die Sol-Gel-Technik ist eine weitere Möglichkeit zur Funktionalisierung von Oberflächen. Dabei handelt es sich um eine innovative nasschemische Beschichtungsmethode, mit der einem Substrat anwendungsspezifische Eigenschaften verliehen werden können. Durch den Einbau kleinster anorganischer oder organischer Partikel in die Schichten lassen sich Funktionalitäten wie Kratzschutz, Haftvermittlung, Fluoreszenz, Barrierewirkung sowie photokatalytische, antiadhäsive und antibakterielle Eigenschaften erzeugen. Für eine optimale Anbindung der funktionalisierten Sol-Gel-Beschichtungen können bei Bedarf spezielle Vorbehandlungsverfahren eingesetzt werden.
Biomaterialien (BMA):
Im Bereich Biomaterialien können mit CNC-gesteuerten Electrospinning-Anlagen Vliese aus Mikro- und Nano-Fasern mit Durchmessern ab 40 nm bis zu einer Größe von 400 cm2 aus synthetischen Polymeren wie z. B. Polylactonen, Polyurethanen, Polyamiden, Polyestern, Polysulfonen, perfluorierten Polymeren und Silikonen sowie aus einer Vielzahl an Biopolymeren beispielsweise Hyaluronsäure und Kollagen sowie anderen Derivaten ausgehend von Dextran, Cellulose und Levan mittels Lösungs- oder Schmelzspinnverfahren hergestellt werden. Es ist möglich, Nanopartikel, Wirkstoffe, Enzyme, Katalysatoren und Farbstoffe in die Fasern zu integrieren. Mit den vorhandenen Techniken können Röhrchen und anderen 3D-Formen, Mehrfaservliese als auch Materialien mit Koaxial- sowie hochausgerichteten Fasern generiert werden. Anwendung finden die elektrogesponnenen Materialien beispielsweise in den Bereichen Drug-Delivery, Wundauflagen und Tissue-Engineering.
Primer und Chemische Oberflächenbehandlung (PCO)
Im Forschungsbereich Primer und chemische Oberflächenbehandlung (PCO) wurde und wird unter anderem an Themen der Haftungsverbesserung im Zusammenhang mit der Entwicklung neuer Faserverbundsysteme gearbeitet. Schwerpunkt bilden die Entwicklung von chemischen Haftvermittlern und der Einsatz von kurzwelligem UVC zur Verbesserung der Haftgrundeigenschaften von linien- und flächenförmigen textilen Festigkeitsträgern für hochfeste Verbunde. Weitere in jüngerer Vergangenheit bearbeitete Themen waren die Reparatur von GFK-Werkzeugformteilen unter Einsatz von Lasertechnik und die Entwicklung von Konzepten zum reversiblen Kleben mit speziellen fasergefüllten Klebstoffen. Zur bildgebenden Charakterisierung von Faserverbundkunststoffen steht ein leistungsfähiges Ultraschallsystem zur Verfügung.
Analytik und Werkstoffprüfung (ANA)
Der Bereich Analytik & Werkstoffprüfung von INNOVENT steht für anspruchsvolle analytische Forschungsdienstleistungen und vereint chemischen Sachverstand mit innovativen Lösungsansätzen für die Simulation von Klebprozessen und faserverstärkten Reaktivharzsystemen.
Mit patentierten Messverfahren werden simulationsrelevante Materialkenndaten erhoben, die direkt in Materialmodellen verwendet werden können. Hauptaugenmerk liegt auf der gleichzeitigen Erfassung des Schrumpfes und der Verfestigung der Klebstoffe bzw. Reaktivharzmassen während des Härtungsvorgangs. Dadurch ist eine bessere Bewertung der Auswirkung von Kalt- und Warmhärtung, eine zielgerichtete Optimierung von Bauteilgeometrien sowie eine angepasste Harz-Härter-Auswahl und –Formulierung möglich.
Als Partner für den Aufbau von unternehmensgerechten Modellierungsansätzen leistet der Bereich mit eigenen Messaufbauten zur Visualisierung von Deformationen einen Beitrag zur Kalibrierung zwischen realen Bauteilen und Simulation.
Die entwickelten schnellen Messverfahren zur Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit, des Diffusionsverhaltens von korrosiven Medien und organischen Verbindungen, des Ausgas-, Emissions- bzw. Extraktionsverhaltens der Materialien in Kombination mit Prüfmethoden zur Frühschadenserkennung ermöglichen eine gesamtheitliche Materialbewertung.
