Research projects and networking

An essential part of the tasks of Polymer Service GmbH Merseburg is the processing of industry-related research projects. The fields of expertise, starting with polymer synthesis, through plastics processing to plastics testing and diagnostics, make PSM an ideal partner in the field of project work for small and large companies in the plastics producing and processing industry. 

We offer you the opportunity to get to know us on site and to present your questions and problems. The aim here is the joint development of solution approaches, the preparation of elaborate and complex testing tasks or also the preparation of projects. 

Since the foundation of PSM GmbH, the project volume has steadily increased and we can now refer to extensive experience in handling projects for the development and optimisation of products and processes.

Latest projects

Modifizierte Carbonfasern – endlosfaserverstärkte UD-Tapes für optimierten Lasttransfer im Bauteil (ModCF)

gefördert durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt

Laufzeit: 01.05.2020 bis 30.04.2022

Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS), Halle

Beschreibung des Projekts: Carbonfasern werden derzeit hauptsächlich mit duroplastischen Matrixmaterialien verarbeitet und sind deshalb chemisch für einen optimalen Materialverbund mit diesen Kunststoffen vorbereitet. Bei der Verarbeitung mit thermoplastischen Materialien kommt es oft zu Problemen in der Anbindung der Faser an die Matrix, was sich wiederum im nicht voll ausgeschöpften Eigenschaftsprofil des Verbundmaterials niederschlägt. Entwicklungen von Schlichtesystemen für Carbonfasern für spezielle Kundenwünsche sind zeit- und preisintensiv und gerade für kleine und mittelständische Unternehmen kaum realisierbar.
Im Rahmen des Gemeinschaftsvorhabens soll ein neuartiges Verfahren zur In-Line-Oberflächenmodifizierung von Carbonfasern im Herstellungsprozess von unidirektional faserverstärkten Folien (UD-Tapes) entwickelt werden. Es soll eruiert werden, ob eine preisintensive Schlichteentwicklung für die Fasern entfallen kann und Standardfasern, welche z. B. für Duroplastsysteme optimiert sind, für thermoplastische UD-Tapes eingesetzt werden können, wenn die Faseroberfläche direkt im Tapeherstellprozess aktiviert und modifiziert wird. Von essentieller Bedeutung ist die Erfassung der erzielten Eigenschaftsoptimierung im Verbundmaterial. Für die Charakterisierung und das Verständnis der Einflüsse einer solchen Oberflächenmodifizierung auf die Anbindung der Faser an die Matrix müssen die mikromechanischen Vorgänge im Verbundmaterial genau analysiert werden. Dies soll durch die Entwicklung hybrider Prüfmethoden, welche für thermoplastische Materialien in der Form noch nicht existent und standardisiert sind, erfolgen.

Projektziel: Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, den Funktionsnachweis für eine prozessintegrierte Verfahrenseinheit zur Oberflächenmodifizierung von Carbonfasern (CF) zu erbringen und damit die Grundlage für einen breiten industriellen Einsatz dieser Komponente zu legen. Die zweite Zielstellung liegt in der Erarbeitung von speziellen Prüfmethoden für diese Materialien sowie darin, einen Beitrag zur Standardisierung dieser hybriden Prüfmethoden zu leisten. Die verarbeitungstechnische Umsetzung der Prozessentwicklung zur Tapeherstellung soll am Fraunhofer Pilotanlagenzentrum erfolgen. Die Entwicklung hybrider, für thermoplastische UD-Tapes angepasster Charakterisierungsmethoden wird bei der Polymer Service GmbH Merseburg umgesetzt.

Modifizierte Carbonfasern – endlosfaserverstärkte UD-Tapes für optimierten Lasttransfer im Bauteil (ModCF)

gefördert durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt

Laufzeit: 01.05.2020 bis 30.04.2022

Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS), Halle

Beschreibung des Projekts: Carbonfasern werden derzeit hauptsächlich mit duroplastischen Matrixmaterialien verarbeitet und sind deshalb chemisch für einen optimalen Materialverbund mit diesen Kunststoffen vorbereitet. Bei der Verarbeitung mit thermoplastischen Materialien kommt es oft zu Problemen in der Anbindung der Faser an die Matrix, was sich wiederum im nicht voll ausgeschöpften Eigenschaftsprofil des Verbundmaterials niederschlägt. Entwicklungen von Schlichtesystemen für Carbonfasern für spezielle Kundenwünsche sind zeit- und preisintensiv und gerade für kleine und mittelständische Unternehmen kaum realisierbar.
Im Rahmen des Gemeinschaftsvorhabens soll ein neuartiges Verfahren zur In-Line-Oberflächenmodifizierung von Carbonfasern im Herstellungsprozess von unidirektional faserverstärkten Folien (UD-Tapes) entwickelt werden. Es soll eruiert werden, ob eine preisintensive Schlichteentwicklung für die Fasern entfallen kann und Standardfasern, welche z. B. für Duroplastsysteme optimiert sind, für thermoplastische UD-Tapes eingesetzt werden können, wenn die Faseroberfläche direkt im Tapeherstellprozess aktiviert und modifiziert wird. Von essentieller Bedeutung ist die Erfassung der erzielten Eigenschaftsoptimierung im Verbundmaterial. Für die Charakterisierung und das Verständnis der Einflüsse einer solchen Oberflächenmodifizierung auf die Anbindung der Faser an die Matrix müssen die mikromechanischen Vorgänge im Verbundmaterial genau analysiert werden. Dies soll durch die Entwicklung hybrider Prüfmethoden, welche für thermoplastische Materialien in der Form noch nicht existent und standardisiert sind, erfolgen.

Projektziel: Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, den Funktionsnachweis für eine prozessintegrierte Verfahrenseinheit zur Oberflächenmodifizierung von Carbonfasern (CF) zu erbringen und damit die Grundlage für einen breiten industriellen Einsatz dieser Komponente zu legen. Die zweite Zielstellung liegt in der Erarbeitung von speziellen Prüfmethoden für diese Materialien sowie darin, einen Beitrag zur Standardisierung dieser hybriden Prüfmethoden zu leisten. Die verarbeitungstechnische Umsetzung der Prozessentwicklung zur Tapeherstellung soll am Fraunhofer Pilotanlagenzentrum erfolgen. Die Entwicklung hybrider, für thermoplastische UD-Tapes angepasster Charakterisierungsmethoden wird bei der Polymer Service GmbH Merseburg umgesetzt.


Untersuchungen zur Spannungsrissbeständigkeit an thermoplastischen Kunststofffolien

gefördert durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt

Laufzeit: 01.10.2019 bis 30.09.2021

Beschreibung des Projekts: Folien sind vielfältig einsetzbare Materalien, die unter anderem Anwendung in der Lebensmittelindustrie als Verpackungsmaterial, in der Landwirtschaft als Agrar- und Mulchfolien oder auch im Bauwesen finden. Insbesondere im Baubereich gibt es einen breit gefächerten Anwendungsbereich für Folien, z.B. als Dampfbremsen oder Dampfsperren, Abdeckfolien, oder auch als Dekorfolien zur individuellen farblichen Gestaltung von PVC-Fensterprofilen oder Haustüren.

Durch den Gebrauch von Chemikalien z. B. während der Reinigung kann es in Folge einer physikalischen und/oder chemischen Wechselwirkung zwischen dem Reinigungsmittel und der Folie zur Bildung von Spannungsrissen in der Folie kommen. Von derartigen Rissen sind viele Bauteile aus Kunststoffe betroffen, wobei es Kunststoffe gibt, die besonders empfindlich auf das Einwirken einer Chemikalie und einer mechanischen Spannung reagieren. Durch die Entstehung von Spannungsrissen kann es zum vorzeitigen Ausfall des betroffenen Bauteils kommen.

Projektziel: In dem geplanten Projekt soll für eine Auswahl von polymeren Werkstoffen die Spannungsrissneigung bzw. die Spannungsrissbeständigkeit mit Hilfe konventioneller und bruchmechanischer Methoden untersucht werden. Dabei stehen einerseits die Werkstoffeigenschaften und andererseits auch die Methodik im Fokus der Untersuchungen. Letzteres zielt auch auf die (Weiter)Entwicklung der Methoden ab, um Kosten für die Werkstoffbewertung im Rahmen von Werkstoffentwicklung und -optimierung einsparen zu können.


Untersuchungen zu den Einsatzmöglichkeiten von Bio-Weichmachern in Elastomeren

gefördert durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt

Untersuchung des Zusammenhanges zwischen der Mischungsherstellung, der Struktur und den Eigenschaften von verstärkten Elastomerwerkstoffen für Reifenanwendungen mit Weichmachern auf Basis nachwachsender Rohstoffe

Laufzeit: 17.04.2019 bis 31.12.2021

Beschreibung des Projekts: Ausgehend von experimentellen Untersuchungen an weichmacherhaltigen Mischungen soll analysiert werden, inwieweit neue Weichmacherprodukte als Hilfsstoffe zur gezielten Eigenschaftseinstellung anstelle von konventionellen, mineralölbasierten Produkten eingesetzt werden können. Es sollen dabei die Einflussfaktoren Mischungsaufbau und Verarbeitung systematisch untersucht werden. Ein Ziel besteht in der Verbesserung des Migrationsverhaltens, weshalb dazu ebenfalls Untersuchungen durchgeführt werden sollen. Eng verbunden mit einer möglichen Weichmachermigration ist die daraus resultierende zeitabhängige Veränderung der Eigenschaften. Somit ist ein weiteres Ziel der Arbeit, die zur Alterung führenden Prozesse auch bei den neuen Weichmachern zu untersuchen und zu verstehen. Das Erreichen dieses wissenschaftlichen Ziels erfordert umfangreiche systematische Untersuchungen reichend von der Variation der Mischparameter, der umfassenden Bewertung der Eigenschaften bis hin zur Charakterisierung des Migrations- und Alterungsverhaltens.

Projektziel: Zentrales wissenschaftliches Ziel des geplanten Projekts ist die Aufklärung von Zusammenhängen zwischen Mischungsaufbau, Verarbeitung und den resultierenden Vulkanisateigenschaften von technischen Kautschukmischungen mit alternativen, nicht-toxischen Weichmachern auf der Basis nachwachsender Rohstoffe.

Completed projects

Erforschung der Kinetik der Tropfenentstehung und von elektrostatischen Prozessen bei der Sprühmikronisierung von polymeren Wachsen (KinElMi)

gefördert durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt

Projektlaufzeit: 01.01.2019 – 31.12. 2020

Projektpartner: ifn Forschungs- und Technologiezentrum GmbH, Elsteraue

Beschreibung des Projekts:Sprühmikronisierte Wachse haben ein großes Potential als eigenschaftsbestimmende Zusätze in Formulierungen für Druckfarben, Lacken und Farben oder Masterbatch-Anwendungen. Im Vergleich zu etablierten Verfahren der Herstellung mikroskaliger sphärischer Kunststoff- und Wachspartikel kommt das Verfahren der Sprühmikronisierung im Prinzip ohne Hilfsstoffe, insbesondere wässriger Medien, aus. Dadurch lassen sich die Partikel schnell, kostengünstig und in hoher Reinheit herstellen. Ein derzeit noch großes prozesstechnisches Problem ist jedoch die werkstoffabhängig oftmals auftretende Agglomeration der mikroskaligen Wachspartikel. Das Hauptziel des Projektes sind daher die kritische Erforschung und Entwicklung eines geeigneten Herstellungsverfahrens zur Verhinderung der Partikelagglomeration beim Sprühprozess von Wachsen. Da der Sprühprozess noch weitgehend unverstanden ist, sind zur Erreichung dieses Zieles grundlegende theoretische Arbeiten und Untersuchungen notwendig. Diese betreffen die Kinetik der Tropfenentstehung, das Abkühlungsverhalten der versprühten und mikronisierten Wachspartikel sowie das Verhalten der Partikel bei deren elektrostatischer Aufladung. Für die Grundlagenuntersuchungen sind spezielle Messtechniken unabdingbar, die teilweise eigens für das Vorhaben entwickelt werden müssen. Für die praktische Umsetzung werden Verfahren benötigt, die den unerwünschten Effekt der Partikelagglomeration wesentlich vermindern. Die Ergebnisse aus den Grundlagenuntersuchungen bilden dafür die Basis. Darauf aufbauend ist ein Mess- und Regelsystem zu entwickeln, mit dem der Herstellungsprozess der Wachspartikel optimiert werden kann.

Projektziel:Das Ziel dieses Projekts liegt einerseits in der Neuentwicklung einer innovativen Messtechnik zur quantitativen Erfassung elektrostatischer Phänomene an Wachspartikeln und andererseits in der Entwicklung sowohl einer optimalen Messtechnik als auch optimierter Wachspartikel ohne elektrostatische Phänomene sowie der Entwicklung einer optimierten, speziell auf die Anforderungen abgestimmten Technikumsanlage.


Untersuchung des Alterungsverhaltens von silicaverstärkten Elastomeren auf der Basis von SBR und SBR-Blends

gefördert durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt

Laufzeit: 01.10.2018 bis 31.01.2021

Beschreibung des Projekts: Neben Ruß werden z. B. in Reifenlaufflächen Silica als verstärkender Füllstoff eingesetzt, da dadurch der Rollwiderstand und der Abrieb verringert und das Naßgriffverhalten, im Vergleich zu rußverstärkten Elastomerwerkstoffen, verbessert werden. In den letzten Jahren haben sich Hersteller für synthetische Kautschuke intensiv mit der Verbesserung der Silica/Kautschuk-Wechselwirkung beschäftigt, um die Endeigenschaften der Reifenlauffläche zu verbessern. Um diesen Vorteil nicht durch eine kurze Lebensdauer zu verlieren ist es wichtig sich auch mit dem Alterungsverhalten zu beschäftigen. Aus Untersuchungen mit rußgefüllten Elastomerwerkstoffen ist bekannt, dass die Wirksamkeit der Alterungsschutzmittel sehr unterschiedlich sein kann. Für mit Silica verstärkte Elastomere existieren darüber noch nicht viele Untersuchungen. Zusätzlich muss für füllstoffverstärkte Elastomere berücksichtigt werden, dass teils unerwünschte und bisher nicht detailliert untersuchte Wechselwirkungen zwischen Füllstoffoberfläche und dem Alterungsschutzmittel bestehen können, die die Alterungsbeständigkeit wesentlich beeinflussen.

Projektziel: In dieser Arbeit soll das Alterungsverhalten von silicaverstärkten Elastomeren auf Basis von SBR und SBR-Blends untersucht werden. Hierzu soll der Einfluss von stofflichen und technologischen Parametern auf die Beständigkeit der Vulkanisate analysiert werden. Dazu werden die mechanischen und physikalischen Eigenschaften untersucht, um dann Struktur-Eigenschafts-Korrelationen erarbeiten zu können.


Prognose des Einsatzverhaltens 3D-gedruckter Bauteile mittels bruchmechanischer Ansätze (FFD-Crack)

gefördert durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt

Projektlaufzeit: 18.04.2017 – 17.04. 2020

Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle

Beschreibung des Projekts: Additive Verfahren wie Fused Deposition Modeling (FDM), Selektives Lasersintern (SLS) oder Stereolithographie (SL) ermöglichen die schnelle Herstellung individualisierter Bauteile und werden daher einen Schwerpunkt der Entwicklung der Industrie 4.0 bilden. Das FDM-Druckverfahren ist so weit entwickelt, dass mit einer Vielzahl von am Markt erhältlichen Werkstoffen und Farben hochwertige und strukturell belastbare Bauteile gefertigt werden können. Trotz einer Vielzahl an wissenschaftlichen Untersuchungen zum FDM-Druckverfahren fehlen sowohl eine systematische, wissenschaftlich fundierte Betrachtung des Deformations- und Bruchverhaltens von FDM-Produkten als auch eine Grundlage zur Berechnung der Festigkeit von FDM-Bauteilen bzw. zur Bauteilauslegung. Diese Lücken sollen im Rahmen dieses Projekts gefüllt werden. Basierend auf den ermittelten mechanischen und bruchmechanischen Werkstoffeigenschaften und den Strukturen im Inneren und an der Oberfläche, sollen Auslegungskriterien für additiv gefertigte Bauteile entwickelt werden.

Projektziel: Das Ziel dieses Projekts liegt in der Entwicklung von bruchmechanischen Methoden zur Bewertung des Deformations- und Bruchverhaltens von FDM-Werkstoffen. Darauf basierend werden Auslegekriterien von additiv gefertigten Bauteilen entwickelt.


  

Networks

Stiftung "Akademie Mitteldeutsche Kunststoffinnovationen" (AMK)

Im Dezember 2007 haben die Professoren des Kunststoff-Kompetenzzentrums Halle-Merseburg gemeinsam mit den An-Instituten "Institut für Polymerwerkstoffe e.V." und "Polymer Service GmbH Merseburg" eine rechtsfähige Stiftung mit Sitz in Merseburg gegründet. 

Entsprechend der fachlichen Ausrichtung des Merseburger Kunststoff-Kompetenzzentrums (KKZ Halle-Merseburg) hat die Stiftung den Zweck, die Wissenschaft und Forschung sowie die Weiterbildung zu fördern.

Die Einzelaufgaben bestehen in:

  • der Förderung des Forschungstransfers auf dem Gebiet der Polymerwissenschaften und Kunststofftechnik,
  • der Unterstützung von Projekten zur akademischen Bildung und Weiterbildung sowie die Durchführung wissenschaftlicher Veranstaltungen,
  • der Förderung des Wissens- und Ideentransfers aus der Forschung von Universitäten und Hochschulen in die Wirtschaft,
  • Vergabe von Forschungsaufträgen,
  • der Unterstützung von Auszubildenden, Studierenden und Doktoranden sowie die Vergabe von Mitteln für die Eliteförderung junger Wissenschaftler,
  • der Gewährung von Stipendien,
  • der Unterstützung beim Ausbau der wissenschaftlichen Infrastruktur, 
  • dem Einwerben von Mitteln für die Stiftung.

Zusammenarbeit mit dem IPW e.V. Merseburg

Die Polymer Service GmbH Merseburg arbeitet in einem sehr engen Forschungsverbund mit dem Institut für Polymerwerkstoffe e. V. (IPW) zusammen.

Das IPW wurde als erstes An-Institut in Sachsen-Anhalt am 11.06.1992 an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg gegründet. Es ist eng mit den jetzigen Bereichen Chemie, Physik und Materialwissenschaften an der Universität, dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik in Halle (IWMH), mit dem Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum Schkopau und dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle verbunden. 
Ein Haupttätigkeitsfeld des IPW ist der Wissenstransfer in die Wirtschaft sowie die Organisation und Durchführung von Weiterbildungsveranstaltungen, Symposien und Tagungen. 
Das Institut hat mehrere größere Forschungsprojekte zur anwendungsorientierten Forschung auf Landes- und Bundesebene initiiert, DFG-Transferprojekte organisiert und das erste vom BMBF geförderte Demonstrationszentrum der neuen Bundesländer geleitet.

Auf der Mitgliederversammlung am 08.12.2010 wurde beschlossen, das IPW als An-Institut an die Hochschule Merseburg zu überführen und somit eine langfristige Ausrichtung auf die Kunststoffindustrie im Süden Sachsen-Anhalts zu erreichen.
Das IPW wurde dann in der Senatssitzung am 27.01.2011 als An-Institut der Hochschule Merseburg anerkannt.


Die Hochschule Merseburg wurde 1992 gegründet. Sie führt als Zentrum für angewandte Wissenschaften im Süden Sachsen-Anhalts die über 60-jährige Tradition von Lehre und Forschung auf dem Campus Merseburg fort.

Die drei Fachbereiche Ingenieur- und Naturwissenschaften, Wirtschafts- und Informationswissenschaften und Soziale Arbeit.Medien.Kultur bieten 19 Bachelor- und 11 Masterstudiengänge an.

Durch die starke Praxisorientierung von Studium und Forschung hat sich die Hochschule Merseburg im Wissens- und Technologietransfer als kompetenter Partner für Unternehmen profiliert.

Vor allem kleineren regionalen Unternehmen bietet das Kompetenznetzwerk für Angewandte und Transferorientierte Forschung (KAT) umfassende Unterstützung bei der Anbahnung und Durchführung von Forschungskooperationen.


POLYKUM: POLYmer - KUnststoff - Mitteldeutschland

Im Februar 2003 wurde die Polymer Service GmbH Merseburg Mitglied im Polykum e. V., der Fördergemeinschaft für Polymerentwicklung und Kunststofftechnik in Mitteldeutschland. Diese Fördergemeinschaft möchte kleine und mittlere Unternehmen der kunststoffherstellenden und -verarbeitenden Industrie Mitteldeutschlands dabei unterstützen, neue Produkte zu entwickeln und/oder bisherige Erzeugnisse oder Technologien zu verbessern. Dabei wird eine enge Zusammenarbeit mit den in der Region konzentrierten Instituten und Forschungseinrichtungen angestrebt, deren Kompetenz den KMU bei der Nutzung vorhandener Forschungsergebnisse und Erkenntnisse helfen soll. Ein weiteres Ziel besteht in der Koordination des mitteldeutschen Kunststoffnetzwerkes insbesondere für die KMU. 

Publications

In keeping with the character of Polymer Service GmbH Merseburg since its foundation as an affiliated institute at Martin-Luther University Halle-Wittenberg and since 2014 as an affiliated institute at Merseburg University of Applied Sciences, the scientific staff are involved in supervising PhD theses, diploma theses and student research projects as well as in working on projects.

The results of the scientific work are published in publications.

Books and book contributions (selection)

Further books and publications

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