Fraunhofer IMWS entwickelt digitales Tool für Kautschukcompounds

Diese sechs Partner sind Arlanxeo Deutschland, HF Mixing, Untitled, das Deutsche Institut für Kautschuktechnologie, der Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung der RWTH Aachen und das Leibniz Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften.

Bisher beruhen Rezeptur- und Verfahrensentwicklung für neue Kautschukcompounds primär auf gesammelten Erfahrungen und personengebundenem Fachwissen. Im Hinblick auf die Qualität und die langfristige Weiterentwicklung von Elastomerprodukten sieht das Fraunhofer IMWS dies jedoch als problematisch an.

Das Verbundprojekt entwickelt deshalb im Zuge von Insuka ein digitales Tool, das rezeptur-, verarbeitungs- sowie weiterverarbeitungsbezogene Datenbanken mit aktuellen Prognosetools auf Basis intelligenter Algorithmen kombiniert.

Anwender sollen so frühzeitig Hinweise zu geeigneten Rezepturanpassungen und optimalen Verarbeitungsbedingungen erhalten, was Entwicklungs- und Herstellungsprozesse für Gummiprodukte vereinfachen und verkürzen kann.

Das Fraunhofer IMWS bringt seine Erfahrungen bei der Bewertung und Optimierung von Kautschukcompounds und deren Verarbeitung mit Innenmischern verschiedener Größe (1,5 l und 5 l) im Kautschukmischsaal am Standort Schkopau ein.

Zusammenhänge zwischen Verarbeitungsbedingungen, Rezeptur und finalen Eigenschaften sollen erforscht und systematisch zur Optimierung von Kautschukcompounds genutzt werden.

Schwerpunkt der Aktivitäten des Fraunhofer IMWS sind insbesondere Methoden zur Quantifizierung der multiskaligen Füllstoffdispersion bei Kautschukcompounds für Reifenlaufflächen.

Dabei kommen bildgebende Verfahren zur Erfassung verschiedener Längenskalen und auf Künstlicher Intelligenz basierende Methoden zur computergestützten Bildauswertung zum Einsatz.

Ziel sind belastbare Aussagen zum Einfluss von Prozess- und Rezepturanpassungen auf die Eigenschaften von Kautschukcompounds. Dazu werden inline erfasste Verarbeitungsdaten, neuartige Parameter zur quantitativen Beschreibung der multiskaligen Füllstoffdispersion und Informationen zu den Kautschukcompound-Eigenschaften zusammengeführt und einer weiterführenden KI-basierten Analyse zugänglich gemacht.

Laut Prof. Dr. Mario Beiner, Gruppenleiter Mikrostrukturbasiertes Materialdesign am Fraunhofer IMWS, ist die Erforschung von Parametern zur Quantifizierung der multiskaligen Füllstoffdispersion eine wichtige Grundlage für die Aufdeckung von Zusammenhängen zwischen Mischprozess und Füllstoffverteilung.

Sie hilft zudem dabei, den Zusammenhang zwischen Verarbeitungsparametern, Rezeptur und anwendungsrelevanten mechanischen Eigenschaften zu verstehen. „Mit den Ergebnissen kann die Effizienz der Werkstoff- und Produktentwicklung in der Kautschukindustrie deutlich vorangetrieben werden“, so Beiner.

Insuka wird im Rahmen der Plattform Material Digital aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert und hat eine Laufzeit bis Mitte 2026.

Quelle: Fraunhofer IMWS