Entwicklung von elektrisch beheizbaren TPU-basierten Bauteilen aus kontinuierlich herstellbaren Platten (ComfyTPU)

AUFGABENSTELLUNG

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines individuell beheiz­baren TPU-Formteils, das durch Thermo­form­prozesse aus einem flächigen, elektrisch leit­fähigen TPU-Komposit herstell­bar ist, sowie der dafür notwen­digen Steuer- und Regel­technik. Das geformte Bauteil soll beheiz­bare Bereiche aufweisen, die an die jeweiligen Gebrauchs­anforde­rungen des Bauteils sowohl bezüg­lich der Maße als auch der Heiz­leistung indi­viduali­siert angepasst werden können.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Es wird ein extrinsisch leit­fähiges, CNT-haltiges TPU-Nano­komposit entwickelt, in welchem durch eine extrem scher­arme Masse­aufbe­reitung und Weiter­verarbei­tung mittels Reaktiv­extrusion eine spezi­fische elektrische Leit­fähig­keit von >100 S/m einge­stellt werden soll. Das Verfahren der Reaktiv­extrusion ermöglicht bei Verwen­dung einer Breit­schlitz­düse die konti­nuier­liche Herstellung von flächiger Ware. In Abhängig­keit von der einge­stellten Flexibilität und Dicke des TPU resul­tieren entweder Platten oder wickel­bare Folien­bahnen. In einem anschließenden Thermo­form­prozess wird die Flächen­ware in eine defi­nierte Form gebracht. Weiterhin schließt der Thermo­form­prozess die Appli­kation der Elek­troden ein, wodurch die beheiz­bare Fläche des Formteils definiert wird. Um unter­schied­lichen Gebrauchs­anforde­rungen gerecht zu werden, soll die Möglich­keit zur Integration und separater Steuerung mehrerer beheiz­barer Bereiche in einem Formteil unter­sucht werden. Die Steuerung soll einer­seits die Heiz­leistung regelbar gestalten und anderer­seits erforder­liche Sicherheits­standards gewähr­leisten.

NUTZEN | AUSBLICK

Der Wärmekomfort ist ein wichtiger Aspekt, der in verschiedenen Disziplinen wie Verkehr, Medizin- und Orthopädie­technik, Wohnungs­bau, Winter­sport etc. eine Rolle spielt. Hier sind neue funktions­integra­tive Material­lösungen gefragt, die einen deut­lichen Mehr­wert in Bezug auf die Ressourcen­effizienz bei gleich­zeitiger Erhöhung der Funktio­nalität bieten. Anderer­seits erfordert die steigende Nachfrage nach Individuali­sierung und kleinen Losgrößen hoch­flexible, kosten­günstige und zuverlässige Fertigungs­technologien. Letzteres ist insbesondere für KMU interessant, die neben Standard­produkten mit hoher Stück­zahl ebenso Produkte in kleiner Stück­zahl fertigen. Hervorzu­heben ist in diesem Zusammen­hang die Möglich­keit einer kosten­opti­mierten Fertigung von personali­sierten Einzel­stücken, wie sie beispiels­weise in der Orthopädie­technik für Schuh­einlagen, Orthesen, Prothesen etc. üblich sind.