Herausforderung

Das LRF entwickelt im Projekt FutureKomP ein modernes und reproduzierbares Fügeverfahren für hochgefüllte, thermoplastische Graphit-Polymer-Komposite. Während herkömmliche Plattenwärmeübertrager (PWÜT) oft aus Edelstahl oder teuren, ressourcenintensiven Metallen wie Titan gefertigt werden, um Produktverunreinigungen durch Metallionen zu vermeiden, bietet das Projekt mit Graphit-Polyphenylensulfid (Gr-PPS) und Graphit-Polypropylen (Gr-PP) eine wirtschaftliche und nachhaltige Alternative. Diese Komposite sind PFAS-frei, vollständig recycelbar und weisen eine signifikante Reduktion von Fouling sowie eine verbesserte Reinigbarkeit (Cleaning-in-Place) auf.

Die zentrale Herausforderung liegt darin, die für eine industrielle Serienfertigung notwendige, sichere Fügbarkeit der Platten nachzuweisen. Hierbei muss die bisherige, auf Edelstahl basierende Geometrie der Platten hinsichtlich der Fügbarkeit, der Wärmeübertragungsleistung und der Werkstoffeigenschaften optimiert werden, um den Technologiereifegrad (TRL) von 5 auf 6 zu steigern. Besondere technische Schwierigkeiten ergeben sich durch die hohen Füllgrade der Materialien, welche das Schmelzfließen und den Wärmeeintrag beim Fügevorgang beeinflussen.

Zentrale Elemente des Projekts

• Entwicklung eines Fügekonzepts durch den Einsatz thermoplastischer Folien als Schweißzusatz zwischen den geprägten Kompositplatten zur Schaffung definierter Füge- und Dichtzonen.
• Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung für medien- und druckdichte Plattenstacks durch Erhitzen im Ofen unter präzise eingestelltem Anpressdruck und Haltezeit.
• Umfassende Validierung durch Schliffbildanalysen, visuelle Inspektionen der Schweißnähte, eine hydrostatische Druckprüfung bis 10 bar als verbindliches Abnahmekriterium sowie die Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten und Druckverlustkennlinien am Prüfstand.
• Verwertungsstrategie mit systematischer Anmeldung von Schutzrechten wie Patenten und Gebrauchsmustern sowie der Vorbereitung eines Spin-offs zur Marktdurchdringung.