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Intelligente Kunststoffverscheibung – Innovative Kombination von Technologien zur Herstellung funktionaler 3D-Kunststoff-Verscheibungen für eine energieeffiziente Nutzung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Technologie zur Herstellung von dreidimensionalen PKW-Dachmodulen aus Kunststoff mit einem elektrochromen Schichtsystem zur Steuerung der optischen Transmission.

Dieses Ziel soll im Rahmen des Forschungsvorhabens konkret anhand eines Demonstratorbauteils aus transparenten Kunststoff umgesetzt werden. Durch ein elektrochromes Schichtsystem wird es möglich sein, eine Abtönung von Bauteilen z.B. zur Reduzierung der Sonneneinstrahlung im sichtbaren und voraussichtlich auch im nahen Infrarot-Bereich durch elektrische Schaltung vornehmen zu können.

Die gegenwärtigen transparenten Scheibensysteme mit Schaltungseffekten werden aus Glas hergestellt. Plane Glas- und Kunststoffverscheibungen mit einer festen elektrochromen Funktionsschicht wurden schon von verschiedenen Instituten vorgestellt. Gerade Kunststoffverscheibungen wurden aber mehr oder weniger nur im Handverfahren gefertigt und nicht serienreif weiterentwickelt. Die Aufbringung der einzelnen Funktionsschichten sowie die Weiterverarbeitung des Verbundes, z.B. durch einen Thermoformprozess werden deshalb einen Schwerpunkt der Forschungsarbeiten bilden.

Der zu verwendende Mehrschichtverbund zur Erzielung des elektrochromen Effektes soll grundsätzlich den in der folgenden Skizze dargestellten Aufbau aufweisen. Als leitfähige Schicht wird eine Kunststoffplatte mit ITO-Beschichtung verwendet. Zwischen der elektrochromen Schicht und Ionen-Speicherschicht, liegt eine ionenleitende Polymerschicht.

 

Bild 1: Prinzipaufbau des Mehrschichtverbundes zur Erzeugung des elektrochromen Effektes

Die Verwendung von 3-dimensionalen elektrochromen Verscheibungen aus Kunststoff dient z.B. zur Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen im Personen- und Güterverkehr. Der geringere Verbrauch von Kraftstoff spart Energie und schont somit die fossilen Ressourcen. Durch den gezielten Einsatz von hell/dunkel Effekten zur Klimatisierung von Fahrzeugen, Gebäuden und Automatengehäusen wird ebenfalls Heiz-/ oder Kühlenergie gespart. Zu dem wird durch die wesentlich höhere Designfreiheit bei der Verarbeitung von Kunststoffen und der variablen einstellbaren Transparenz des neuen Verscheibungssystems ein Vorteil gegenüber dem Wettbewerb erzielt, des Weiteren gibt es Design- und Komfortvorteile sowie neue Funktionen. 
Um ein energieeffizientes Produzieren solcher Kunststoffverscheibungen zu realisieren müssen Herstellverfahren genutzt werden mit einem minimalen Energieeinsatz arbeiten. Hierzu Bedarf es auch der Entwicklung neuer Produktionsmethoden.

Im Rahmen dieses Projektes wird eine neue Verscheibungsmöglichkeit geschaffen, die nicht zuletzt durch den großen technologischen Fortschritt, eine extrem große Anzahl von neuen Anwendungsmöglichkeiten aufweist. Hier sind die unterschiedlichsten Anwendergruppen wie Verkehr (z.B. Dachmodule für PKW, siehe Bild2), Bau (Fassadenverglasung, optisch schaltbare Trennwände, Dachkuppeln), Automatenbau (Sichtfenster bei Warenautomaten (Schutz vor Sonneneinstrahlung) u.v.m. zu nennen.

 

Bild 2: PKW-Hardtop aus transparentem Kunststoff (links transparent, rechts abgeunkelt)

Unter Berücksichtigung der oben aufgeführten Nutzen für verschiedene Anwendergruppen, ergibt sich insgesamt ein Anwendungspotential im Bereich mehrere Millionen Stückzahl für das neue Verscheibungssystem. Allein im Bereich der Automobilindustrie kommen bei einer Jahresproduktion von rund 60 Mio. Fahrzeugen weltweit und 6 bis 8 Scheiben pro Fahrzeug jährlich einige 100 Mio. Scheiben in Betracht.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit der Kooperationspartner:

Institut für Werkstofftechnik, Kunststofftechnik
Universität Kassel und

3 Pi Consulting & Management GmbH, Hörstel

mit der Unterstützung weiterer assoziierter Partner durchgeführt.

 

Der Projektkoordinator und somit Ansprechpartner für dieses Verbundprojekt ist:

3 Pi Consulting & Management GmbH 
Dr. Joachim Schnieders 
Kreimershoek 72 
D-48477 Hörstel 
+49 5459 803-104 
+49 5459 803-227 
 schnieders@3-pi.de

 

Dieses Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung