POLYMER COMPETENCE CENTER LEOBEN

RESEARCH – DEVELOPMENT – INNOVATION Management DAS UNTERNEHMEN Mag. Martin Payer MBA (Geschäftsführer/CEO) Univ. Prof. Dr. Wolfgang Kern (Wissenschaftlicher Geschäftsführer/CSO) Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben THE COMPANY Tel: +43 3842 42962–0, Fax: –6, [email protected]

ie Polymer Competence Center Leoben GmbH (PCCL) wissenschaftliche Zugang konzentriert sich auf systematische he Polymer Competence Center Leoben (PCCL) has led extrusion experiments or mechanical characterization – and D wurde im Jahr 2002 gegründet und hat sich in den ver- experimentelle Untersuchungen – sei es in der Funktionalisie- T collaborative research in polymer technology and poly- advanced simulation and modeling tools. We address all stag- gangenen Jahren zum führenden österreichischen Zentrum rung von Oberflächen, bei Extrusionsversuchen oder auch der mer science in Austria for more than a decade. Our hundred es in the creation of polymer based products, including the für kooperative Forschung im Bereich Kunststofftechnik und mechanischen Charakterisierung – und fortschrittliche Simu- and more experts carry out R&D in diverse polymer applica- chemistry and molecular structure of polymers, the develop- Polymerwissenschaften entwickelt. lations- und Modellierungs-Tools. tions, including automotive, aerospace, packaging and solar ment of processing technologies, and the final performance energy. We also draw on the expertise of academic specialists and functionality of products and parts. Gemeinsam mit Unternehmen der Kunststoffwirtschaft Dabei werden alle Ebenen der Prozesskette des Endprodukts from the University of Leoben and the Universities of Technol- und Universitäten (u.a. Montanuniversität Leoben, Techni- abgedeckt: von der Herstellung und molekularen Struktur This is possible through an extensive network of expert re- ogy in Graz and Vienna. sche Universität Graz, Technische Universität Wien) werden von Polymeren, über die Verarbeitungstechnologie bis zum search partners providing access to specialized polymer von den rund 100 hochqualifizierten MitarbeiterInnen F&E- Eigenschaftspektrum des finalen Produktes. Möglich ist dies Since it began in 2002 PCCL’s research has focused on the chemistry labs, polymer processing pilot plants and a material Projekte für innovative Kunststofflösungen in einem breiten durch ein multidisziplinäres Netzwerk von kompetenten For- performance and functionality of the polymer products. testing laboratory, all in addition to PCCL’s own state-of-the- Feld von Anwendungen (von Automotive-, Luftfahrt- und schungspartnern, wobei neben den eigenen Labors des PCCL Our scientific approach is focused on systematic experimen- art laboratory. Packaging- bis hin zu Solar- und Photovoltaikanwendungen) auch spezialisierte Labors für Polymerchemie, Technika für die tal studies – whether in the functionalization of surfaces in bearbeitet. Ein wichtiger Aspekt aller Forschungsaktivitäten Kunststoffverarbeitung sowie Werkstoff-Prüflabors zur Verfü- des PCCL ist die starke Orientierung auf Leistung und Funk- gung stehen. tionalität der Polymer-Produkte im technischen Einsatz. Der

Elastomer- und Oberflächenchemie Material- und Prozessentwicklung für die Extrusion Elastomere: Werkstoffe und Technologie Optische und haptische Werkstoff- eigenschaften Simulation und Modellierung Faserverbundwerkstoffe Werkstoffprüfung und Bruchmechanik Alterungsverhalten von Kunststoffen Verbundmaterialien in der Elektrotechnik

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EIN BREITGEFÄCHERTES ANGEBOT FÜR W ISSENSCHAFT UND INDUSTRIE A BROAD SPECTRUM FOR SCIENCE AND INDUSTRY

UNSERE ARBEITSBEREICHE o unterschiedlich die Einsatzmöglichkeiten von Kunst- oday’s polymers are as many and varied as the myriad OUR FIELDS OF EXPERTISE S stoffen heutzutage sind, so vielfältig sind auch die hierfür T demands placed on them. We offer tailored project solu- 1 Elastomer- und Oberflächenchemie eingesetzten Materialien und Anforderungen. Von der ein- tions, from simple analyses of material properties to complex 1 Elastomer and surface chemistry fachen Materialanalyse bis zur komplexen Bauteilsimulation simulations of components. A comprehensive range of ma- 2 Material- und Prozessentwicklung für die Extrusion 2 Processes and material formulations for extrusion bieten wir für unsere Partner kurzfristige und individuelle terials analysis capabilities allow us to support our partners 3 Elastomere: Werkstoffe und Technologie Lösungen: Mit unseren umfangreichen Analysemethoden in evaluating the properties of polymers in a variety of ways, 3 Elastomers: materials and technologies 4 Optische und haptische Werkstoffeigenschaften sind wir in der Lage, unsere Partner bei der Beurteilung der including optical, chemical, thermal, mechanical and fracture 4 Optical and haptic material characteristics 5 Simulation und Modellierung von Ihnen eingesetzten Kunststoffe systematisch zu unter- mechanical characterization techniques. Our multidisciplinary 5 Simulation and modelling stützen. Je nach Anforderung können wir dabei auf opti- network of experts combines to match the scope of each par- 6 Faserverbundwerkstoffe 6 Fiber-reinforced polymers sche, chemisch-analytische, thermische, mechanische und ticular piece of work. Our services range from rapid-turna- 7 Werkstoffprüfung und Bruchmechanik bruchmechanische Untersuchungsmethoden zurückgreifen. round assignments like material characterization, failure anal- 7 Material testing and fracture mechanics 8 Alterungsverhalten von Kunststoffen Unsere Experten aus den verschiedenen Fachgebieten arbei- ysis and new component development (simulation), through 8 Aging behaviour of polymers ten dabei Disziplinen übergreifend an der Lösung der jewei- to long-term R&D cooperation. We can also support our cus- 9 Verbundmaterialien in der Elektrotechnik 9 Composites for electrical applications ligen Aufgabe. Unser Angebot reicht hierbei von kurzfristi- tomers in the preparation of R&D activities, drawing on our gen Services und Dienstleistungen, über Schadensanalysen extensive experience and knowledge of securing national and und Unterstützungen bei der Bauteilauslegung (Simulation), international funding opportunities. bis hin zu langfristigen F&E-Kooperationen. Darüber hinaus beraten wir unsere Kunden bei der Konzipierung von F&E- Vorhaben und nützen hierbei auch die umfassende Kenntnis über die nationale und internationale Förderlandschaft. 1

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLTE PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS

Montanuniversität Leoben, Lehrstuhl Chemie der Kunststoffe Semperit Technische Produkte Andritz Hydro GmbH GmbH Technische Universität Graz, Institut für Senco Research & Development chemische Technologie von Materialien Lenzing Plastics GmbH & Co. KG GmbH & Co. KG Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg KeKelit Kunststoffwerk GmbH Baumit Beteiligungen GmbH

KONTAKT ELASTOMER- & OBERFLÄCHENCHEMIE DI Dr. Sandra Schlögl Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 402–2354, Fax: –2352 ELASTOMER & SURFACE CHEMISTRY [email protected]

lastomere Materialien sind nicht nur ein großes Thema im n zahlreichen Anwendungsfeldern darunter Klebetechnik, lastomeric materials are not only important for the auto- he chemical properties of surfaces and interfaces play a E Automotivbereich sondern werden in unterschiedlichsten I Lackierung, Komposittechnologie, Tribologie oder auch E motive industry but are also employed in a large number T key role in many applications, including adhesive technol- Produkten wie Dichtungen oder auch Handschuhen einge- Medizintechnik spielen chemische Grenzflächen- und Ober- of different products such as seals and gloves. The proper- ogy, coatings, composites, tribology and medical engineer- setzt. Die Eigenschaften von Elastomeren werden zu einem flächeneigenschaften eine entscheidende Rolle. Das PCCL ties of elastomers are strongly influenced by the chemistry of ing. PCCL has extensive know-how and refined techniques großen Teil von der Chemie der Vernetzung bestimmt. Am verfügt über langjährige Erfahrung über Methoden und Ver- the cross-linking process. In the field of elastomer chemistry, to functionalize the surfaces of organic and inorganic mate- PCCL werden im Bereich Elastomerchemie innovative Vernet- fahren, um die Oberfläche von organischen und anorgani- PCCL develops innovative and practice-oriented cross-linking rials and to optimize surface parameters such as wettability, zungsstrategien für Polymer- und Elastomermaterialien unter schen Materialien gezielt zu verändern, zu charakterisieren strategies for both polymeric and rubber materials. Our main friction or reactivity. The main interdisciplinary research areas Berücksichtigung praxisrelevanter Anforderungen entwickelt und Parameter wie Benetzbarkeit, Reibung oder Reaktivität research areas in this fields include: focus on: und etabliert. Zu den wichtigsten Themenschwerpunkten kontrolliert einzustellen. Die wesentlichsten interdisziplinär zählen: ausgerichteten Forschungsfelder fokussieren auf: Development of new energy-efficient cross-linking tech- Development of tailored elastomers comprising tunable niques (e.g. with UV light) tribological properties, optimized adhesion to coatings and improved biocompatibility Entwicklung neuer energieeffizienter Vernetzungsverfah- Entwicklung maßgeschneiderter Elastomere mit einstellba- Preparation of elastomers with optimized material proper- ren (u.a. mit UV-Licht) ren Reibeigenschaften, optimierter Adhäsion zu Beschich- ties (e.g. biocompatibility) Novel composite materials with enhanced delamination tungen und verbesserter Biokompatibilität resistance Herstellung von Elastomeren mit optimiertem Eigenschafts- Development of reversibly cross-linked materials profil (u.a. Biokompatibilität) Herstellung neuer Verbundmaterialien mit erhöhter Dela- minationsbeständigkeit Implementation of new characterization methods (e.g. Entwicklung von reversibel vernetzbaren Materialien NMR) to analyze network structures Implementierung neuer Analysenmethoden (NMR) zur Be- stimmung der Netzwerkstruktur 2

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLTE PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS

Montanuniversität Leoben, Brückner Maschinenbau GmbH HUBER + SUHNER AG Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung Dietzel GmbH Lenzing Plastics GmbH Dow Europe GmbH Rosendahl Maschinen GmbH Gabriel Chemie GmbH Steinbacher Dämmstoff GmbH Greiner Packaging Austria GmbH Teufelberger GmbH

KONTAKT MATERIAL- & PROZESSENTWICKLUNG FÜ R DIE EXTRUSION DI Matthias Walluch Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstrasse 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 42962–50, Fax –6 PROCESSES & MATERIAL FORMULATION S FOR EXTRUSION [email protected]

teigende Rohstoffpreise und die immer dynamischer Anlagen und der Entwicklung von Materialformulierungen ising raw material prices and an ever more dynamic mar- duction machines, such as the multi-layer flat sheet extrusion S werdende Marktsituation in der Kunststoffverarbeitung für das physikalische Schäumen. Neben diesen Forschungs- R ket situation in the polymer processing industry requires line. Our research fields include: erfordern eine stetige Verbesserung der Produktqualität und und Entwicklungsaufgaben wird am PCCL die Möglichkeit continuous improvement in product quality and resource ef- der Ressourceneffizienz. Kunststofftechnologen am PCCL geboten, Materialrezepturen im umfangreich ausgestatte- ficiency. Plastics engineers and scientists at PCCL meet these Optimization of strategies for the processing of bio-based begegnen diesen Herausforderungen mit praxisrelevanten ten Technikum wie z.B. der Mehrschichtextrusionsanlage zu challenges with practice-relevant research. and biodegradable polymers Forschungsaktivitäten. testen. Beispielhaft können folgende aktuelle Forschungsfel- The research at PCCL aims at the development of specific Development of biodegradable films for packaging der angeführt werden: Einerseits beschäftigt sich das PCCL mit der Weiterentwick- processing methods such as physical foaming in extrusion Development of halogen-free flame retardant polyolefin lung von Verarbeitungsmethoden wie dem physikalischen using inert gases, and at tailor-made material formulations compounds Schäumen in der Extrusion mit Inertgasen und andererseits Strategieoptimierung für die Verarbeitung von Bio-Polymeren for selected applications. In this way PCCL covers the whole Optimization of tool concepts to improve foam quality mit der Neu- und Weiterentwicklung von Materialformulie- Entwicklung von biologisch abbaubaren Folien für Verpa- development chain, from the manufacturing of small quan- rungen nach Maß (Compoundieren). Hierbei wird die gesam- ckungsmittel tities to the characterization of the properties of the material Systematic development of material formulations for phys- te Entwicklungskette von der Herstellung von Kleinstmengen formulations and the production of samples with laboratory ical foaming Entwicklung von halogenfreien Flammschutzcompounds über die Charakterisierung der Eigenschaften der Com- and semi- industrial processing machines. Besides creating für Polyolefine Development of a deeper understanding of the phase pounds bis hin zur Herstellung von Mustern mit semiindust- tailor-made material formulations, the generation of core separation in foam extrusion riellen und Laborverarbeitungsmaschinen abgedeckt. Neben Optimierung von Werkzeugkonzepten zur Verbesserung knowledge on physical foaming of thermoplastic materials, der Qualität konintuierlich geschäumter Produkte bzw. der Entwicklung von maßgeschneiderten Materialformulie- and on the lay-out of extrusion lines has become the major Halbzeuge rungen liegt ein Fokus in der Erarbeitung von Grundlagen des aim of PCCL´s research activities in this field. Most important, physikalischen Schäumens, welche gemeinsam mit Partnern Systematische Entwicklung von Materialformulierungen für the knowledge acquired in our laboratories is directly trans- aus der Industrie auf industrielle Anlagen und Anforderun- das physikalische Schäumen ferred to the production lines of our industrial partners. PCCL gen übertragen werden. Besonderes Augenmerk liegt hier- Erarbeitung eines besseren Verständnisses der Phasen- also offers the opportunity to perform materials and process bei auf der Erarbeitung neuer Methoden zur Auslegung von trennung in der Schaumextrusion trials in our laboratory which is complete with lab-scale pro- 3

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLTE PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM, Berlin ContiTech Industrial Rubbers Kft. simcon kunststofftechnische software GmbH Montanuniversität Leoben, Lehrstuhl für Spritzgießen von Kunststoffen Dr. Gierth Ingenieurgesellschaft Montanuniversität Leoben, mbH SKF Sealing Solutions Austria GmbH Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe Engel Austria GmbH Montanuniversität Leoben, Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau Semperit Technische Produkte GmbH

KONTAKT ELASTOMERE: WERKSTOFFE UND TECHN OLOGIE DI Dr. Andreas Hausberger, DI Dr. Bernd Schrittesser Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 42962–36, +43 3842 42962–21; Fax –6 ELASTOMERS: MATERIALS AND TECHNO LOGIES [email protected], [email protected]

lastomerbauteile werden in der Industrie für die vielfäl- Umfassende thermo-mechanische und chemische Werk- lastomer components are widely used in industrial appli- Description of the surface properties (mechanical/physical/ E tigsten Anwendungsgebiete unter zum Teil extremen Be- stoffcharakterisierung zur Beschreibung der Festkörper- E cations, sometimes under extreme conditions. The com- chemical) with the main focus on tribology. eigenschaften triebsbedingungen eingesetzt. Aufgrund der chemisch kom- plex interactions between morphology and chemical compo- Establishment of structure properties relationships. plexen Zusammensetzung von Elastomeren kann nur eine Beschreibung der Oberflächeneigenschaften (mechanisch/ sition of elastomers means that only a complete view of the This in-depth understanding of process and material is the vollständige Abbildung der gesamten Prozesskette von der physikalisch/chemisch) mit dem Schwerpunkt Tribologie whole process chain – from the processing of the compo- Verarbeitung der Einzelkomponenten über den Produktions- nents to the characterization of different material properties basis for our expertise in material selection, damage analysis, Ableitung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen prozess bis hin zur gezielten Charakterisierung der Werkstof- – leads to reliability. component calculation, life time prediction and the fracture feigenschaften die Zuverlässigkeit der Bauteile im jeweiligen Basierend auf diesem umfassenden Prozess- und Materialver- mechanical characterization of elastomeric materials and To ensure this reliability PCCL has established expertise along Einsatzgebiet gewährleisten. ständnis liegen die Schwerpunkte auf dem Gebiet der Ma- components. We also offer assistance in implementing new the process chain of elastomer materials and components: terialauswahl, Schadensanalyse, Bauteilauslegung sowie der concepts and design adaptations, and support during the de- Hierzu wurden in den vergangenen Jahren gezielte Kompe- Lebensdauerabschätzung und der bruchmechanischen Cha- velopment of innovative products and the development of tenzen entlang der Prozesskette von elastomeren Materialen Implementation of robust manufacturing processes, for rakterisierung von Elastomermaterialien und -bauteilen. Des instance injection-molding of elastomers, to guarantee new markets. und Bauteilen aufgebaut, die folgende Expertisen vereinen: Weiteren werden Hilfestellungen bei der Umsetzung neuer consistent material quality for challenging applications. Konzepte, Designanpassungen bis hin zu beratenden Tätig- Umsetzung robuster Verarbeitungsprozesse (bspw. Thermo-mechanical and chemical material characterization Elastomerspritzguß), um gleichbleibende Materialqualität keiten bei der Realisierung innovativer Produkte und Erschlie- to describe bulk properties. für die zunehmend anspruchsvollen Anwendungsgebiete ßung neuer Märkte geboten. zu gewährleisten 4

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLTE PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Alicona Imaging GmbH Payer International Technologies Laboratoire d´Energie Solaire Austria AG Hans Höllwarth Forschungs- Montanuniversität Leoben, Lehrstuhl für Spritzgießen von Kunststoffen zentrum für integrales Bauwesen Schöfer GmbH AG (FIBAG) Paul Scherrer Institut SFL Technologies GmbH Leopold Kostal Technische Universität Graz, Institut für Experimentalphysik GmbH & Co. KG Wittmann Battenfeld GmbH

KONTAKT OPTISCHE UND HAPTISCHE WERKSTOFFE IGENSCHAFTEN DI Dr. Dieter P. Gruber Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 42962–28, Fax –6 OPTICAL AND HAPTIC MATERIAL CHARA CTERISTICS [email protected]

in am PCCL entwickeltes „künstliches Auge“ stellt eine Das Leistungsspektrum umfasst: he “artificial eye” developed at PCCL is groundbreak- In this field PCCL offers: E bahnbrechende Neuheit dar, denn es ermöglicht erstmals T ing in being able to provide automated IN-LINE meas- eine automatische IN-LINE-Messung der visuellen Wirksam- Mathematische Simulation und Optimierung von Material- urement of subtle differences in an object’s finish (especially mathematical simulation and optimization of material keit von gekrümmten Oberflächen hinsichtlich Fehlstellen und eigenschaften (Licht-Absorption, -Reflexion und -Streuung gloss) and to spot defects even on curved surfaces. The ap- properties (absorption, reflection and scattering of light on strukturierter, gefüllter und beschichteter Materialien) structured, filled or coated materials) Glanz. Der Zugang ist einzigartig, fließen doch sowohl mate- proach is unique, combining the science of materials with rialwissenschaftliches Know-How als auch Eigenschaften des Material-, Bauteil- und Endproduktoptimierung the science of human perception. The ability to identify the optimization of materials, components and final products menschlichen Sehens in die Entwicklung der Inspektionsme- properties most important to a material’s appearance allows Erfassung und Auswertung der Topografie von Oberflä- measurements of surface topographies using state-of-the- thoden ein. Das PCCL ist dabei in der Lage, jene materialwis- chen mittels neuester Oberflächenmesstechnik (z.B. AIF, to optimize its structure and production process. art techniques (e.g. AIF, FRT, AFM, etc) senschaftlichen Eigenschaften vollständig zu charakterisieren, FRT, AFM, etc.) PCCL is also able to identify the factors responsible for the unambiguous and reproducible appearance and flaw char- die ausschlaggebend für optische Eigenschaften von Werk- Eindeutige, reproduzierbare Erscheinungsbild- und Fehler- feel of a component, for instance its abrasiveness, compress- acterization stoffen und Produkten sind, und ermöglicht auf diese Weise charakterisierung ibility and heat conductivity. These capabilities allow manu- auch eine effiziente Optimierung von unterschiedlichen Kom- determining exact thresholds between visible and invisible facturers to plan the look and feel of a new product from the ponenten. Zudem können am PCCL jene Eigenschaften exakt Schwellwerte zwischen Wahrnehmbarkeit und Unsichtbar- production errors concept and design phases. This aspect of the project alone gemessen werden, die für die haptische Wahrnehmung einer keit von Defekten has generated enormous interest from industry, a sign of the classification and pre-selection of components according to Oberfläche verantwortlich sind (Rauheit, Kompressibilität, Klassifikationen und Vorselektion von Teilen anhand extraordinary potential of the work as a whole. precise quality criteria (e.g. prior to costly coating processes) Wärmeleitung, etc.). Herstellern stehen damit Werkzeuge zur präziser Qualitätskriterien (z.B. vor teuren Beschichtungs- precision measurements of high-gloss surfaces Verfügung, welche sie in die Lage versetzten, die optische prozessen) fast processing time when implemented in IN-LINE quality und haptische Wirkung von neu konzipierten bzw. designten Präzisionsmessung von Hochglanzoberflächen Produktoberflächen auch im Voraus zu planen. Die sehr gro- inspection systems ße Resonanz der Fachwelt spricht für das enorme Potential Hohe Prozessgeschwindigkeiten für IN-LINE-Qualitäts- kontrollen dieser Entwicklungen. 5

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLTE PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS Montanuniversität Leoben, AT&S Austria Technologie & Magna Steyr Fahrzeugtechnik Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe Systemtechnik AG GmbH & Co. KG Technische Universität Wien, Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik FACC AG Mahle Filtersysteme Austria GmbH Texas A&M University, Department of Mechanical Engineering Hilti AG Hirtenberger Automotive Safety GmbH & Co KG

KONTAKT SIMULATION UND MODELLIERUNG DI Dr. Peter Fuchs, DI Dr. Daniel Tscharnuter Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 42962–20, +43 3842 42962–33, Fax –6 SIMULATION AND MODELLING [email protected], [email protected]

unst- und Verbundwerkstoffe wie beispielsweise kurz- delle stoßen bei komplexem Materialverhalten schnell an ihre olymers and polymer composites offer a wide range of models, as the material models implemented in commercial K und langfaserverstärkte Kunststoffe weisen ein breites Grenzen) für die Verwendung in FE-Programmen zu erstellen. P possibilities to customize their properties. To make op- finite element software can often not describe the complex Spektrum von unterschiedlichen Eigenschaften auf. Um diese In den FE-Simulationen werden die unterschiedlichen Model- timal use of the versatility of polymers, a thorough under- material behavior of specific polymers. In the finite element Eigenschaften optimal nützen und einsetzen zu können, ist lierungsmöglichkeiten genutzt, um basierend auf den Mate- standing of their physical and mechanical properties as well simulations we then apply different modeling approaches to es notwendig, das Werkstoffverhalten genau zu kennen und rialmodellen kritische globale oder lokale Lasten in Bauteilen as reliable material models are required. To that end the ef- determine critical global and local loads in components to es in Materialmodellen zu beschreiben. Dabei muss eine Viel- zu bestimmen um in weiterer Folge den Materialeinsatz und fects of temperature, time, stress or fillers and reinforcements optimize material use and design with respect to their appli- zahl von Einflüssen wie Temperatur, Zeit, Last oder Füllstoffe die Konstruktion für die jeweilige Anwendung zu optimieren. must be considered. cation. berücksichtigt werden. Dabei werden in der Materialmodellierung insbesondere We use several state-of-the-art testing methods including We particularly focus on anisotropy, viscoelasticity, viscoplas- Um die grundlegenden Eigenschaften zu charakterisieren Anisotropie, Viskoelastizität, Viskoplastizität, Schädigung optical deformation measurements to characterize the ma- ticity, damage and failure in the material models. For the und damit zuverlässige, genaue Daten für die Definition von und Versagen berücksichtigt. In den FE-Simulationsmodellen terial behavior and to obtain precise and accurate data for finite element simulations, we employ methods ranging from Materialmodellen zu erhalten, werden mittels umfangreicher kommen klassische Spannungsanalysen bis hin zu Berech- the definition and development of material models. Based on conventional stress analysis to computations based on con- Prüfmethoden und optischer Messtechnik das Deforma- nungen basierend auf Konzepten der Bruchmechanik zum these data, we provide material models for the use with fi- cepts of fracture mechanics to determine deformation, dam- tions- und Schädigungsverhalten umfassend analysiert. Die Einsatz, um schließlich Verformung, Schädigung und Lebens- nite element software. We use available and newly developed age and the lifetime of polymeric components. experimentellen Daten werden verwendet, um bestehende dauer von Bauteilen zu beurteilen. und am PCCL entwickelte Materialmodelle (verfügbare Mo- 6

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLTE PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS

Montanuniversität Leoben, BMW AG Robert Bosch GmbH Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe EMS Chemie AG Toho Tenax Europe GmbH Technische Universität Wien, Lehrstuhl für Leichtbau und Struktur-Biomechanik FACC AG Volkswagen AG Technische Universität München, Lehrstuhl Carbon Composites Magna Steyr Engineering AG & Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau Co KG Universität Kaiserslautern, Institut für Verbundwerkstoffe

KONTAKT FASERVERBUNDWERKSTOFFE DI Dr. Markus Wolfahrt Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 402–2107, Fax –2102 FIBER-REINFORCED POLYMERS [email protected]

ufgrund ihres herausragenden mechanischen Eigen- Dieser Arbeitsbereich umfasst folgende Forschungsfelder: s a result of their high specific strength and stiffness, ad- This working area includes the following research topics: A schaftsprofils, das sich durch hohe Festigkeit und Stei- A vanced polymer-matrix composites have meanwhile be- figkeit bei gleichzeitig niedriger Dichte auszeichnet, sind die Entwicklung neuartiger Harzformulierungen sowie come indispensable as construction materials for lightweight Development of novel resin formulations and research polymere Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe (FVK) als die Untersuchung der Faser/Matrix-Haftung u.a bei natur- structures. The basic and application-oriented research activi- on fiber-matrix adhesion (e.g. fiber reinforced natural faserverstärkten Kunststoffen polymers) Konstruktionsmaterialien in Leichtbauanwendungen nicht ties at the PCCL in the field of short and continuous fiber-re- mehr wegzudenken. Die grundlagen- und anwendungso- das Deformations- und Versagensverhalten von FVK unter inforced polymer composites cover the entire value chain, Deformation and failure behavior of composites under stat- rientierten Forschungsaktivitäten im Bereich kurzfaser- und monotoner und hochdynamischer Belastung sowie Impact- from the raw material via processing technology to the re- ic and high-strain-rate loading conditions as well as under endlosfaserverstärkter polymerer Verbundwerkstoffe decken und Ermüdungsbeanspruchung sulting material structure on various length scales. Process impact and fatigue loads am PCCL die gesamte Wertschöpfungskette von den Einsatz- die Entwicklung von numerischen Berechnungsverfahren simulation and structural analysis of fiber reinforced polymers Development of novel simulation approaches based on the stoffen über die Verarbeitung bis hin zum Werkstoffverhalten auf Basis der Finite-Elemente-Methode für die werkstoff- add to the research activities in this group, thus providing a finite element method for the structural analysis of braided auf verschiedenen Längenskalen (vom Prüfkörper bis zum optimierte Auslegung von Geflecht-Bauteilen comprehensive view. For this purpose, commercially available composites Bauteil) ab. Parallel dazu ergänzen Prozess- und Struktursi- finite element software as well as specially developed finite die Entwicklung und Implementierung eines dehnraten- Development and implementation of a strain-rate mulationen die Arbeiten und ermöglichen somit eine voll- abhängigen Materialmodells für thermoplastische Faserver- element tools, based on analytical material models, are used. dependent continuum damage model for the crash ständige virtuelle Abbildung. Hierfür kommen sowohl kom- bunde analysis of fiber-reinforced thermoplastic composites merzielle verfügbare FEM-Programmpakete als auch eigens die strukturelle Integrität und Beständigkeit von Klebe- Structural integrity and durability of adhesively bonded entwickelte Software auf Basis analytischer Materialmodelle verbindungen für Reparaturen von Faserverbund- composite joints zum Einsatz. strukturen in der Luftfahrt Further development of simulation tools for the draping die Weiterentwicklung von Simulationsmodellen für die and forming simulation of pre-impregnated fibrous Beschreibung des Drapier- und Umformverhaltens von composite materials vorimprägnierten FVK 7

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLT PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS

Montanuniversität Leoben, AGRU Kunststofftechnik GmbH Georg Fischer Piping Systems Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe Ltd. DOW Europe GmbH Österreichische Vereinigung Energie Steiermark AG für das Gas- und Wasserfach EVN Netz GmbH Pipelife Austria GmbH & Co KG

KONTAKT WERKSTOFFPRÜFUNG UND BRUCHMECH ANIK DI Dr. Andreas Frank Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 42962–26, Fax –6 MATERIAL TESTING AND FRACTURE MEC HANICS [email protected]

ie Kenntnis mechanischer Eigenschaften von Werkstof- Die bruchmechanische Lebensdauermodellierung von Roh- nowledge of the mechanical properties of materials is One example is the fracture mechanics lifetime prediction of D fen ist für deren zuverlässigen Einsatz von wesentlicher ren aus Polyethylen (PE) nimmt eine Sonderstellung ein. Seit K of fundamental importance for their reliable use. The polyethylene (PE) pipes. Since the foundation of PCCL the Bedeutung. Die Besonderheit solcher Eigenschaften in Kunst- Gründung des PCCL werden die verantwortlichen Mechanis- properties of polymeric materials are typically highly-depend- failure mechanisms of crack initiation and slow crack growth stoffen liegt dabei in ihrer starken Abhängigkeit von der Tem- men der Rissinitiierung und des langsamen Risswachstums ent on temperature and load rates. The development of ever have been investigated in numerous research projects in peratur des Materials und der Geschwindigkeit mechanischer erforscht, um das Versagen von PE-Rohren besser zu verste- better and more resistant materials presents new challenges order to gain a fundamental understanding of the failure in Belastungen. Durch die Entwicklung immer besserer und be- hen. Durch die Entwicklung geeigneter Materialgesetze ist to modern material testing. With the help of different char- PE pipes. Through the development of suitable material laws ständigerer Kunststoffe werden auch an die moderne Werk- es möglich, die Lebenszeiten von Rohrsystemen unter realen acterization methods in our testing laboratories we focus our with accelerated test methods it is now possible to make life- stoffprüfung neue Herausforderungen gestellt. Einsatzbedingungen besser vorherzusagen bei gleichzeitiger attention on analyzing such phenomena. We not only con- time predictions for pipe systems under specific operating deutlicher Verkürzung der erforderlichen Prüfzeiten. duct tests to strict standards but we also develop tailored conditions. Zur Bestimmung der zugrundeliegenden Phänomene werden solutions for application-relevant material characterization. in den Prüflabors des PCCL Kunststoffe mit unterschiedlichen Ein neuer Forschungsschwerpunkt liegt auf den Alterungs- A new research area is the aging mechanisms of PE under the Our testing capabilities cover thermal methods (e.g. DSC, Methoden charakterisiert. Hierbei werden sowohl Prüfungen mechanismen von PE unter dem Einfluss von Chlordioxid. Die influence of chlorine dioxide. The concepts and test methods DMA, TMA) as well as monotonic (tensile, compression) and nach Norm durchgeführt, als auch individuelle Sonderlösun- aus diesen Forschungsarbeiten entwickelten Konzepte und developed in our research is recognized by industry and have dynamic (high speed impact, fatigue) testing methods. gen für eine anwendungsorientierte Werkstoffprüfung ent- Prüfmethoden treffen auf reges Interesse in der Fachbranche fed into national and international standards. wickelt. Das Leistungsspektrum reicht dabei von thermischen und finden auch ihre Berücksichtigung in nationalen und in- (z.B. DSC, DMA, TMA) über monotone (Zug- Druck) hin zu ternationalen Normen. dynamischen (Impact und Ermüdung) Prüfverfahren. 8

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLTE PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS Montanuniversität Leoben, Isovolta GmbH Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe Isovoltaic AG Montanuniversität Leoben, Lehrstuhl für Chemie der Kunststoffe Infineon Technologies Austria AG PerkinElmer Österreich GmbH tesa SE

KONTAKT ALTERUNGSVERHALTEN VON KUNSTSTO FFEN DI Dr. Gernot Oreski Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 42962–51, Fax –6 AGING BEHAVIOR OF POLYMERS [email protected]

eständigkeit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Die Hauptaufgabengebiete in diesem Arbeitsbereich umfas- he durability, reliability and lifetime of polymers are key The main research objectives in this field are: B Kunststoffen sind Schlüsselbegriffe in vielen technischen sen folgende Punkte: T factors in many technical applications. Precise knowl- Anwendungen. Eine genaue Kenntnis der chemischen und edge of chemical and physical aging processes under real Analysis and description of external and internal stress physikalischen Alterungsvorgänge während der Anwen- Analyse der Belastungssituation und Beschreibung der service conditions causing deterioration or change of relevant factors internen und externen Stressfaktoren dung, welche zu einer Verschlechterung oder Veränderung material properties, is essential to quality management, prod- Definition of application relevant accelerated weathering der relevanten Eigenschaften führen, ist daher im Sinne von Definition von anwendungsrelevanten beschleunigten uct safety and product guarantee. test and degradation indicators Qualitätssicherung, Produktsicherheit und -garantie unum- Bewitterungstests und Degradationsindikatoren A special case are polymers in solar energy applications such Implementation and application of accelerated weathering gänglich. Durchführung von beschleunigten Bewitterungstests as photovoltaics or solar heating systems with required life- tests (UV, Xenon, climate chamber, natural weathering) (UV, Xenon, Klimakammer, Freibewitterung) Einen Spezialfall stellen Polymere in Solarenergieanwendun- times of 20 years and more. The emphasis in this field of Materials characterization and method development focus- gen wie Photovoltaik und Solarthermie dar, wo Lebensdauern Werkstoffprüfung und Methodenentwicklung mit Fokus research is on the investigation of long-term stability, failure ing on mechanical, thermo-mechanical, thermal and opti- von 20 und mehr Jahren garantiert werden. Die Schwerpunk- auf Charakterisierung mechanischer, thermo-mechani- mechanisms and the development and qualification of alter- cal properties as well as investigation of polymer structure te liegen auf der Untersuchung der Langzeitstabilität und scher, thermischer und optischer Eigenschaften sowie der native materials. and morphology der chemischen Struktur und der Morphologie Versagensmechanismen der eingesetzten Kunststoffe sowie Description of aging behavior and establishment of der Entwicklung und Qualifizierung neuer Materialkandida- Beschreibung des Alterungsverhaltens und Erstellung von structure property correlations ten entsprechend des Anforderungsprofiles. Struktur-Eigenschafts-Performance-Beziehungen Lifetime modelling Lebensdauermodellierung 9

WISSENSCHAFTLICHE PARTNER AUSGEWÄHLTE PARTNERUNTERNEHMEN SCIENTIFIC PARTNERS SELECTED BUSINESS PARTNERS

Montanuniversität Leoben, Technische Universität Graz, 3M Advanced Materials Division Elin Motoren GmbH Lehrstuhl für Chemie der Kunststoffe Institut für Chemische Technologie ESK Ceramics GmbH & Co. KG von Materialien EXEL Composites GmbH Montanuniversität Leoben, Andritz Hydro GmbH Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Technische Universität Graz, ISOVOLTA AG Atotech Deutschland GmbH Prüfung der Kunststoffe Institut für Hochspannungstechnik Siemens Aktiengesellschaft und Systemmanagement Technische Universität Wien, Institut AT&S Austria Technologie Österreich & Systemtechnik AG für Angewandte Synthesechemie Delft University of Technology Wacker Chemie AG

KONTAKT VERBUNDMATERIALIEN IN DER ELEKTROT ECHNIK Univ.-Doz. Dr. Frank Wiesbrock Polymer Competence Center Leoben GmbH Roseggerstraße 12, A-8700 Leoben Tel: +43 3842 42962 42 COMPOSITES FOR ELECTRICAL APPLICATI ONS [email protected]

as K-Projekt PolyComp hat die Entwicklung neuer Chemiker, Kunststofftechniker und Elektrotechniker gemein- he K-project PolyComp aims to develop novel “Functional Research areas within the PolyComp project: D „Functional Polymer Composites“ für Anwendungen in sam mit der Zielsetzung, die Entwicklungen konzertiert in T Polymer Composites” which lead to new materials and der Elektro- und Elektronikindustrie zum Ziel, also die Ent- marktfähige Produkte und Prozesse umzusetzen. processing routines for the next generation of transformers, Components for high-voltage insulation with high thermal wicklung neuer Materialien und Verfahren für die nächste generators, and printed circuit boards. Notable examples in- conductivity Die wissenschaftlichen Arbeiten im PolyComp-Projekt widmen Generation von Generatoren, Transformatoren und Leiter- clude the development and testing/application of insulation Stress gradings based on semiconducting composites of sich den folgenden Bereichen: platten. Beispiele sind die Entwicklung und Anwendung von composites (based on nano-scale materials) for high-voltage silicon carbide particles and epoxy resins polymerbasierenden Hochspannungs-Isolationskompositen applications, insulation composites with high thermal con- Bauteile mit hoher Wärmeleitfähigkeit für Hochspannungs- Advanced resins for electrical engineering applications auf der Basis von nanoskalierten Werkstoffen, die Entwick- anwendungen ductivity for high-voltage generators, novel adhesives for lung von Isolationskomponenten mit hoher Wärmeleitfähig- transformer boards, and novel interfacial/surficial technolo- Functional adhesives with high temperature and chemical Halbleitende Beschichtungen auf Basis von Epoxidharzen resistance for ultrahigh-voltage applications keit für Hochspannungsgeneratoren, neue Verbundmateria- gies for printed circuit boards. mit eingelagerten Siliciumcarbid-Partikeln lien für Transformatoren sowie neuartige Oberflächen- und Interfacial adhesion in printed circuit boards These materials must meet a range of complex requirements Grenzflächentechnologien im Bereich der Leiterplatten- Neue Harze für elektrotechnische Anwendungen not only to cope with high energy density in new media for Smart functionalization of inorganic particles and alterna- herstellung. Haftvermittler mit hoher Temperatur- und Chemikalien- power generation and storage. The interdisciplinary character tive curing techniques for composites beständigkeit für Hochspannungsanwendungen Einhergehend mit der hohen Energiedichte in neuen Me- of the PolyComp research projects brings together material dien zur Stromerzeugung und -speicherung ergibt sich ein Grenzflächenhaftung in Leiterplattensystemen scientists, chemists, plastics engineers and electrical engi- komplexes Anforderungsprofil für die zu Grunde liegen- neers with the principal goal of translating research results Funktionalisierung von anorganischen Nanopartikeln und den Kunststoffe. Diesen interdisziplinären Fragestellungen neue Härtungstechniken für Komposite into marketable products and processes. widmen sich im PolyComp-Projekt Materialwissenschafter, DAS PCCL IN ZAHLEN PCCL BY NUMBERS

26 65 131 133 232 631 Patentanmeldungen Dissertationen Diplom-/Masterarbeiten Bakkalaureats-Arbeiten Referierte Publikationen Konferenzbeiträge … im Zeitraum 2002 bis 2014 Patent submissions Dissertations Master theses Bachelor theses Refered Publications Conference participations … from 2002 to 2014

GESELLSCHAFTER ERLÖSENTWICKLUNG PERSONALSTRUKTUR FÖRDERGEBER SHAREHOLDERS DEVELOPMENT OF REVENUE PERSONNEL STRUCTURE FUNDING

COMET & Non-COMET Status: 06/2014

Stadtgemeinde Other Stadtgemeinde Other Post-Doc Leoben Montanuniversität 6 LeobenPost-Doc Montanuniversität 7 Researchers 5% Leoben 5% Researchers Leoben 35% 35% Technicians 20 Upper Austrian Upper Austrian 15 Research GmbH 2010Technicians Research GmbH4.5 Mio. 13 17% 13 17%

2011 6.1 Mio.

2012 6.6 Mio.

Joanneum Joanneum Research 2013Junior Research ca. 8 Mio Junior Forschungsges.mbH Technische Researchers Forschungsges.mbH/ Researchers Technische Researchers / Researchers 17% Students 17% Students Universität Graz 40 Universität Graz 33 Johannes Kepler 17% 26 Johannes Kepler 17% 30 Universität Linz Universität Linz 9% 9%

Das PCCL wird im Rahmen des COMET-Kompetenzzentrenprogramms als K1-Zentrum vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie und dem Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft sowie den Ländern Steiermark, Niederösterreich und Oberösterreich gefördert. PCCL is a K1 Center funded through the COMET competence center program of the Federal Ministry for Transport, Innovation and Technology, the Federal Ministry of Science, Research and Economy and the provinces of Styria, Lower Styria and Upper Austria. KOOPERATIONSPARTNER IN WISSENSCH AFT UND WIRTSCHAFT PARTNERS IN SCIENCE AND INDUSTRY

FIRMENPARTNER (AUSWAHL) WISSENSCHAFTLICHE PARTNER NETZWERKE SELECTED BUSINESS PARTNERS SCIENTIFIC PARTNERS NETWORKS

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