IKFM-Projekte | Forschung & Entwicklung

Das IKFM entwickelt in einem Projektverbund mit Industriepartnern neuartige Bremssysteme. Leicht recyclingfähige, energie- und lebensdaueroptimierte Werkstoffe, die zur Vermeidung gesundheitlicher oder ökologischer Belastungen sowie zur Minimierung des Verbrauchs fossiler Primärenergie beitragen, stellen tragende Säulen einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft dar. Vor allem im weltweit wachsenden Verkehrssektor sind innovative Lösungskonzepte dringend erforderlich, um den enormen Verbrauch von Material- und Energieressourcen zu reduzieren.

Im Stadtverkehr resultiert etwa die Hälfte der Gesamtmasse aller PKW-bedingten Partikelemissionen aus Bremsabrieb, von denen ein Großteil aufgrund ihrer geringen Größe in den Atemwegen nicht gefiltert wird und gravierende Gesundheitsschäden, insbesondere Atemwegserkrankungen, verursachen kann. Demgegenüber verfügen neuartige Bremsscheiben aus hoch-hartstoffpartikelverstärkten Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen (AMC) nicht nur über ein außergewöhnliches Potenzial für Leichtbaukonstruktionen und damit verbundene CO₂-Einsparungen, sondern sie eröffnen aufgrund von sehr stark reduzierten Partikelemissionen auch bahnbrechende Perspektiven für den Gesundheits- und Umweltschutz. Aus AMC-Bremsscheiben können in Kombination mit geeigneten Bremsbelägen kostengünstige, nahezu verschleißfreie, extrem emissionsarme und recyclingfähige Bremssysteme hergestellt werden.

Die neuartigen AMC-Bremsscheiben bieten innovative Lösungsansätze zur Entwicklung abriebfreier "grüner" Bremssysteme, die erhebliche Vorteile gegenüber konventionellen grauguß-basierten Bremssystemen aufweisen:

• Erhebliche Gewichtseinsparung an rotierenden und ungefederten Massen, dadurch Treibstoffeinsparung und Minimierung des CO₂-Ausstoßes
• Sehr starke Gesamtreduktion der Bremspartikelemissionen
• Bremsscheibe und Bremsbelag als recyclingfähige Bauteile über die gesamte Fahrzeuglebensdauer
• Erhebliche Einsparpotenziale (Energie, CO₂, Wasser, Rohstoffe) durch signifikant reduzierten Materialverbrauch
• Keine Korrosion während der Nutzungsdauer, daher jederzeit sofortige Abrufbarkeit der Bremsleistung - sicherheitsrelevant, prädestiniert für elektrisch angetriebene Kfz
• Recyclingfähigkeit der AMC-Bremsscheiben

Die Entwicklung einfacher und zuverlässiger Probenahmesysteme zur Bestimmung freier Isocyanate, die durch Hautkontakt bei der Polyurethanverarbeitung übertragen werden können, stellt bis heute eine große Herausforderung dar. Seit einigen Jahren arbeiten der Toxikologe Prof. Dr. Schupp und Kunststoffanalytiker Herr Prof. Kreyenschmidt an der Entwicklung dieses weltweit benötigten Monitorsystems. Innerhalb des Projektes konnte ein neuartiges Probe­nahmeverfahren entwickelt werden, in dem die Substanzen so derivatisiert werden, dass keine Änderungen auftreten und die Analyse später in geeigneten Laboren erfolgen kann. Die Validierung dieses Verfahren ist aktuell in Vorbereitung und soll im zweiten Halbjahr 2022 beginnen.

Vor dem Hintergrund der SARS-CoV-2-Pandemie wurden durch das IKFM und Projektpartner Verfahren entwickelt, um FFP2-Masken zu desinfizieren: einerseits durch ein chemisches Verfahren und andererseits mittels Methoden zur eigenverantwortlichen Desinfektion im Haushalt. Diese Projekte wurden vom Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte von Januar 2020 bis März 2021 gefördert.

Im Fokus des Vorhabens standen Leichtmetallbremsscheiben aus hochverstärkten Aluminium-Verbundwerkstoffen (AMC) und deren Endbearbeitung für den Großserieneinsatz in Fahrzeugen. Ziel war es, während der AMC-Bremsscheibenendbearbeitung mithilfe eines Smart-Tools eine Vorkonditionierung in Form eines artifiziell aufgebrachten Tribofilms auf der AMC-Oberfläche zu generieren, der einen stabilen stationären Zustands des Tribosystems zur Folge hat.

In diesem Projekt wurden intrinsisch antimikrobielle Poly­mere weiterentwickelt. Ziel war dabei die Erschließung von neuen Anwendungsfelder für intrinsisch antimikrobielle Polymere. Ein besonderer Fokus wurde auf die Anwendung in Lacken für Solar­module, Verbundwerkstoffen, Gelcoats, Membranen sowie Kleb- und Dichtstoffe gelegt.