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Die Forschungsarbeiten werden dabei von Forschungsinstituten, Hochschulen, Universitäten und Fachhochschulen sowie von der DFO e.V. selbst durchgeführt. Die Förderung erfolgt über öffentliche Förderungen des BMWi, BMBF etc., aber auch über Eigenmittel der Industrie. Die DFO wurde durch den Stifterverband mit dem Siegel „Innovativ durch Forschung“ (2020/2021) ausgezeichnet.
In folgenden Forschungsfeldern ist die DFO zurzeit tätig:
In dem von der DFO koordinierten und organisierten Forschungsvorhaben „Entwicklung funktioneller Polymerbeschichtungen und deren anwendungsrelevanten Applikation durch den Digitaldruck“ („PolymerDruck“) werden das Sächsische Institut für die Druckindustrie GmbH (SID) und das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) gemeinsam ein neues Verfahren zur Applizierung responsiver Polymerbeschichtungen mit easy-to-clean und anti-fog Eigenschaften auf technischen Oberflächen (Keramik, Glas, Folien) entwickeln. Bisher steht kein kommerzielles Beschichtungsverfahren zur Verfügung, was den technischen Durchbruch intelligenter Polymerbeschichtungen ermöglicht.
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es daher, ein Beschichtungsverfahren am Beispiel des Digitaldrucks und ein Beschichtungsmedium (Polymer+Lösungsmittel) so auf einander abzustimmen, dass eine Beschichtung unter technischen Aspekten möglich ist.
Der Inhalt des Projektes ist die Weiterentwicklung eines Digitaldruckverfahrens und die Anpassung der Polymerlösungen einschließlich up-scaling auf die Anforderungen des Verfahrens. Dadurch werden easy-to-clean und anti-fog Beschichtungen auf technischen Substraten hergestellt.
Der Lösungsweg beinhaltet die Entwicklung der responsiven Polymere, die Einstellung der Eigenschaften des Beschichtungsmediums und die Anpassung der Druckparameter sowie der Gerätekomponenten des Drucksystems. Die Polymerbeschichtungen werden kovalent an die Substrate angebunden.
Das angestrebte Hauptergebnis ist ein kommerzielles Druckverfahren um Polymerlösungen auf Glas, Keramik und Folien aufzubringen. Als wesentlicher Nutzen für die KMU wird ein Beschichtungsverfahren samt Beschichtungsmedium zur Verfügung stehen, das die Firmen befähigt, neue Produkte bzw. Produkte mit verbesserten Eigenschaften anzubieten und damit ihre Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. Ein breiter Nutzen für die in der Beschichtungsbranche tätigen KMUs ist zu erwarten, der kurz- bis mittelfristig zu Umsatzsteigerungen und der Schaffung von Arbeitsplätzen führt. Durch Verwendung der beschichteten Produkte werden außerdem Umweltbelastung und Reinigungsaufwand verringert. Der Ergebnis- und Kenntnistransfer sieht die Weiterbildung und Beratung von KMUs sowie die Ergebnisveröffentlichung vor.
Das IGF-Forschungsprojekt „Zerstörungsfrei ablösbare, ultradünne Trennschichten mit Schichtdicken unterhalb von 100 nm für eine zuverlässige Entformung und Nachbearbeitung von Mikroformteilen“ („UltraTrenn“) des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) und der Universität Paderborn wird von der DFO koordiniert und organisiert.
Forschungsziel: Die Fertigung innovativer Kunststoffformteile mit ultraglatten Oberflächen oder mikro-/nanoskaligen Strukturen (Optiken, Mikrofluidik, technische Teile, etc.) wird durch Entformungsprobleme wie zu hohe Entformungskräfte und Belagsbildung erschwert, da diese die Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität der Teile beeinträchtigen. Gerade die Belagsbildung ist zudem unvorhersehbar und begrenzt die Standzeit bei den sehr teuren ultraglatten Werkzeugen.
Bewährte Abhilfemaßnahmen können zudem nicht eingesetzt werden, da bspw. Trennmittel nachfolgende Beschichtungsprozesse stören können. Gängige permanente Trennschichten zeigen zudem oft nicht die erforderliche Oberflächenqualität und können nach Verschleiß nur mittels Schleifen unter Zerstörung der teuren Werkzeuge entfernt werden.
Vor diesem Hintergrund soll ein neues permanentes Trennschichtsystem entwickelt werden, das fehlerfrei, ultradünn (<100 nm), konturentreu und glatt (< 25 nm Ra) auf strukturierte Werkzeuge abgeschieden werden kann, nachfolgende Beschichtungsschritte nicht stört und insbesondere ohne Werkzeugschädigung bei einer Neubeschichtung abgelöst werden kann.
Lösungsweg: Das neuartige Trennschichtsystem soll dabei auf Hochleistungspolymeren basieren. Zur Validierung sollen zudem plasmapolymere Trennschichten vergleichend untersucht und dazu an das gleiche Anforderungsprofil angepasst werden.
Angestrebte Ergebnisse: Die Trennschichten sollen die Entformungskräfte um 70 % reduzieren, die belagsbedingte Standzeitbegrenzung um den Faktor 5 erhöhen und wenigstens eine dreimalige Neubeschichtung der Werkzeuge ermöglichen.
Nutzen für KMU: Gerade KMU profitieren von der Eindämmung der unkalkulierbaren Belagsbildung und Erhöhung der Standzeit der Werkzeuge, da so kalkulatorische Wagnisse minimiert werden, die gerade KMU kaum kompensieren können. Zudem fördert die verbesserte Prozessstabilität die zwischenbetrieblichen Arbeitsweisen der KMU und ermöglicht die zuverlässige Fertigung innovativer Produkte.
Das Ziel des IGF-Projekts „Herstellung definierter Aluminiumoberflächen mittels Laserbehandlung“ („AluLaser“) der DFO e.V. und des Fraunhofer IFAM ist es, Grundlagen für die Laservorbehandlung von Aluminiumoberflächen zu erarbeiten, um daraus Verfahren für die Behandlung verschiedenster Bauteiloberflächen abzuleiten. Im Fokus steht die genaue Charakterisierung der chemischen, topographischen und strukturellen Behandlungseffekte, vor allem hinsichtlich der Adhäsionseigenschaften, Alterungsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften.
Bei diesem Forschungsprojekt ist die DFO e.V. sowohl die zuständige Forschungsvereinigung als auch Forschungsstelle.
Forschungsschwerpunkte:
Das IGF-Forschungsvorhaben (22216 N) der Forschungsvereinigung (DFO e.V.) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Mit Hilfe der Entwicklung und Anwendung neuer Messmethoden und Simulationsverfahren sollen im IGF-Projekt „Modellierung der Tropfenaufladung bei der elektrostatisch-unterstützten Lackierung zur Minimierung von Lackverlusten und Anlagenausfällen durch Verschmutzung“ („MoELa“) des Fraunhofer IPA und der Hochschule Esslingen für Lack- und Anlagenhersteller, Beschichter sowie für Mess- und Simulationsanbieter Möglichkeiten geschaffen werden, ihre Prozesse und Produkte systematischer entwickeln und optimieren zu können.
Darauf aufbauend können der Zerstäubungsprozess und die Lacke so aneinander angepasst werden, dass die Lackverluste und die Verschmutzung der Anlagen deutlich verringert und somit auch die Produktionsstillstände zur Reinigung vermieden werden können.
Damit werden Lackhersteller wichtige Eigenschaften, wie den spezifischen Widerstand und die Permittivität ihrer Produkte, an die Bedürfnisse ihrer Kunden anpassen und so das Geschäftsfeld erweitern können. Die Verbreitung elektrostatisch unterstützter Spritzgeräte wird erhöht, wodurch sich für die KMU im Bereich der Applikationstechnikherstellung die Marktsituation ebenfalls verbessert. Anwender können auf Wissen, Messtechnik und Simulationen zurückgreifen, um über hocheffiziente automatisierte Prozesse die Wertschöpfung in Deutschland zu erhalten und auszubauen.
Das IGF-Forschungsvorhaben (21873 N) der Forschungsvereinigung DFO e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Wegen der ausgeprägten Oberflächenstruktur von additiv hergestellten Kunststoffbauteilen sind hoher manueller Aufwand von Spachtel- und Schleifarbeiten und ein Mehrschichtlackaufbau nötig, um verkaufsfähige Oberflächen herzustellen. Dieser Aufwand ist für die Massenproduktion von Serienbauteilen oder Ersatzteilen wirtschaftlich undenkbar, wodurch sich ein Hemmschuh für den Trend der Personalisierung ergibt.
Das Ziel des IGF-Projekts „Dekorative Oberflächen für additiv gefertigte Kunststoffteile“ („3D Druck“) der beiden Fraunhofer–Institute IFAM und IPA ist daher ein Prozess, mit dem eine Class-A-Lackoberfläche auf 3D-gedruckten Bauteilen automatisiert mit nur zwei Lackschichten hergestellt werden kann.
Der Prozess soll KMU aus den Bereichen Additive Fertigung, Lackherstellung, Anlagenentwicklung sowie Lohnbeschichtung befähigen, den 3D-Druck außerhalb des Prototypenbaus wirtschaftlich lohnend einzusetzen.
Das Projekt wird die Erarbeitung einer geeigneten Vorbehandlung, die Entwicklung von Lacken als Modelllackformulierung und Rechenmodelle, mit denen die idealen Lackeigenschaften für einen Anwendungsfall berechnet werden, umfassen.
Für die Vorbehandlung sollen Plasma, Laser und Vakuumsaugstrahlen sowie Kombinationen daraus getestet werden. Die zentrale Idee ist, eine topografieabhängige Oberflächenenergie auf dem Substrat einzustellen, wodurch sich der Lack bei der Spritzapplikation bevorzugt in den „Substrattälern“ sammeln soll. Dafür sollen bestehende Simulationsprogramme zum Verlaufsverhalten so angepasst werden, dass sie für den Anwendungsfall auf 3D-gedruckten Bauteilen die bestmöglichen Lackeigenschaften sowie den Härtungszeitpunkt ausgeben.
Als neuartige Stellhebel sollen die viskoelastischen Eigenschaften und Oberflächenspannungsgradienten (Marangoni-Effekt) genutzt werden. Darauf aufbauend sollen Lacke hergestellt werden, deren Eigenschaften den zuvor berechneten Eigenschaften möglichst nahe kommen. Sie sollen UV-härtend sein und können so zum berechneten Verlaufszeitpunkt in kurzer Zeit gehärtet werden. Das Funktionieren der entwickelten Prozesskette wird in einer Roboter-Lackierlinie nachgewiesen.
Das IGF-Forschungsvorhaben (21303 N) der Forschungsvereinigung DFO e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
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