Digitalisierung, Sensorik, Aktuartorik

Die Digitalisierung verändert nahezu alle Bereiche der industriellen Fertigung – und die Kunststoffverarbeitung bildet dabei keine Ausnahme. Im Gegenteil: Gerade Kunststoffe bieten aufgrund ihrer vielfältigen Verarbeitungsmöglichkeiten, ihrer geometrischen Freiheiten und ihrer werkstofflichen Bandbreite einzigartige Voraussetzungen, um digitale Funktionen direkt in Bauteile zu integrieren. Am kunststoffcampus bayern wird diese Entwicklung aktiv vorangetrieben und  smarte Materialsysteme erforscht, die weit über die klassischen mechanischen und chemischen Eigenschaften von Kunststoffen hinausgehen.

Im Mittelpunkt steht die Integration von Sensorik und Aktuatorik unmittelbar in das Bauteil selbst – nicht als nachträgliche Ergänzung, sondern als konstruktiver Bestandteil des Werkstoffs. Dieser Ansatz ermöglicht es, Bauteile zu entwickeln, die ihre Umgebung wahrnehmen, auf Veränderungen reagieren und Informationen in Echtzeit erfassen und weitergeben können. Die technologische Grundlage dafür bilden leitfähige Strukturen, die auf verschiedenen Wegen in den Kunststoff eingebracht werden können.

Beschichtete Leiterbahnen werden dabei auf die Oberfläche eines Bauteils aufgebracht und ermöglichen eine präzise, flächige Verteilung elektrischer Funktionen. Spritzgegossene Leiterbahnen hingegen werden direkt im Fertigungsprozess in das Bauteil integriert – ein Verfahren, das sich besonders für komplexe dreidimensionale Geometrien eignet und die Herstellung hochintegrierter Bauteile in großen Stückzahlen erlaubt. Gedruckte Leiterbahnen schließlich eröffnen durch additive Fertigungsverfahren maximale Gestaltungsfreiheit: Elektrische Strukturen lassen sich exakt dort platzieren, wo sie funktional benötigt werden, ohne aufwändige Werkzeuge oder starre Prozessgrenzen.

Aus der Kombination dieser Technologien entstehen intelligente Kunststoffkomponenten, die ein breites Spektrum an Funktionen übernehmen können. Sie erfassen physikalische Größen wie Temperatur, Druck, Dehnung oder Feuchtigkeit, verarbeiten diese Informationen und übertragen sie drahtgebunden oder drahtlos an übergeordnete Systeme. Gleichzeitig können aktuatorische Elemente gezielte mechanische oder thermische Reaktionen auslösen – etwa zur adaptiven Formveränderung, zur Schwingungsdämpfung oder zur aktiven Steuerung von Bauteileigenschaften.

Die Anwendungsfelder dieser Technologien sind ebenso vielfältig wie die Kunststoffe selbst. In der Automobilindustrie ermöglichen smarte Bauteile eine kontinuierliche Zustandsüberwachung sicherheitsrelevanter Komponenten. In der Medizintechnik entstehen körpernahe Sensorsysteme, die Vitalparameter erfassen und auswerten. In der Luft- und Raumfahrt sowie im Bauwesen eröffnet das Structural Health Monitoring völlig neue Möglichkeiten zur vorausschauenden Wartung und Schadenserkennung. Und in der Konsumgüterindustrie entstehen Produkte, die intuitiv auf den Nutzer reagieren und ein neuartiges Interaktionserlebnis schaffen.

Der kunststoffcampus bayern versteht sich als Brücke zwischen grundlagenorientierter Forschung und industrieller Anwendung – und smarte Materialsysteme sind ein Paradebeispiel dafür, wie diese Verbindung gelingt: von der Materialentwicklung über die Prozessintegration bis zum serienreifen, intelligenten Bauteil.