Maschinenelemente aus Polymeren werden zunehmend leistungsfähiger und können daher metallische Bauteile ersetzen. Im Bereich der Antriebstechnik sind Kunststoffkomponenten gegenüber Metallen wegen ihrer guten Dämpfungseigenschaften (positiver Einfluss auf »noise, vibration, harshness«), hohen Korrosionsbeständigkeit und geringem Gewicht (Leichtbau) vorteilhaft. Die für ihren Einsatz notwendige Festigkeit und Verschleißbeständigkeit der Kunststoffkomponenten wird in der Regel durch Zusatz von verstärkenden Partikeln oder Fasern erreicht. Das Recyceln dieser Kunststoffkomposite ist jedoch problematisch: hierzu müsste die Kunststoffmatrix von der verstärkenden Phase getrennt werden, was sehr aufwändig oder in vielen Fällen unmöglich ist. Die Verwendung von sortenreinen Kompositen bietet eine Lösung dieses Problems: wenn Kunststoffmatrix und verstärkende Phase aus demselben Polymer bestehen, erübrigt sich die Trennung der Komponenten. Die Entwicklung einer neuen Klasse von sortenreinen Polyolefinkompositen (all-hydrocarbon-composites, »All-HC«) durch das Freiburger Materialforschungszentrum und LyondellBasell bietet neue Perspektiven für die Entwicklung mechanisch robuster und gleichzeitig wiederverwertbarer Kunststoffbauteile. All-HC sind trimodale Blends aus niedermolekularem PE, PE mittleren Molekulargewichts (HDPE) und ultrahochmolekularem PE (UHMWPE), die mit gängigen Verfahren verarbeitet werden können. Treten während der Verarbeitung starke Scherströmungen auf, werden die UHMWPE-Ketten orientiert, es bildet sich ein hochfester »molekularer Komposit«, in der die hochmolekulare Fraktion in gestreckten Ketten vorliegt und somit das Bauteil verstärkt.

Im Projekt »AdapTribo« des Ideenwettbewerbs »Biologisierung der Technik« soll untersucht werden, ob die verstärkenden Strukturen auch durch eine Reibbelastung genau dort entstehen können, wo ein Verschleißschutz nötig ist. Die Idee ist, dass der Kunststoff durch die Reibwärme kurz aufschmilzt, die Ketten durch die Gleitbewegung orientiert werden und danach in der robusteren faserartigen Struktur erstarren. Mit anderen Worten: können sich All-HC ähnlich wie biologisches Gewebe verhalten, das sich durch externe »Reize« an Belastungen anpasst bzw. adaptiert, so dass es ihnen besser standhalten kann? Diese Fragestellung wird mit den Partnern 2RPS und LyondellBasell in dem vom BMBF geförderten Projekt untersucht.

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