Forschung
Das COMET-Modul Repairtecture fokussiert auf innovative Simulationsansätze, neue Materialien sowie Design- und Verbindungskonzepte zur Schaffung einer Kreislaufwirtschaft für polymerbasierte Produkte und Verbundmaterialien, die ihre Funktion, Eigenschaften und Attraktivität über eine verlängerte Lebenszeit beibehalten.
Aus thermodynamischer und energetischer Sicht stellen Reparaturkonzepte eine wesentliche Triebkraft für die angestrebte europäische Klimaneutralität bis 2050 dar, da sie einen geringen Energie- und Materialeinsatz benötigen. Obwohl Reparatur den geschlossenen Produktkreislauf mit dem höchsten Umweltnutzen (durch langjährigen Gebrauch von polymerbasierten Produkten) darstellt, hat sich Recycling in der Praxis weitaus stärker etabliert. Neben fehlender Produktgarantien beschränken hohe Kosten und der Verlust der Funktionalität und der Attraktivität (aus modischen Gründen) den Durchbruch von Reparaturkonzepten als bevorzugte Abfallvermeidungsstrategie, v.a. für leistungsstarke Produkte. Daher besteht eine große Nachfrage nach leistbaren, einfachen und hoch qualitativen Reparaturstrategien für polymerbasierte Komponenten, da Polymere oft das schwächste Glied in Produkten darstellen oder als Verbindungsmaterial (strukturelle Klebstoffe) für Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen eingesetzt werden. Darüber hinaus werden neue Konzepte benötigt, welche die Barriere im Konsumverhalten hinsichtlich der Langzeitnutzung von Produkten überwinden (z.B. Möglichkeiten zum modularen Austausch von Mikroelektronik- oder Optikbauteilen).
Repairtecture verfolgt ein ambitioniertes und hoch interdisziplinäres Forschungsprogramm, um diesen Herausforderungen gerecht zu werden. Insbesondere erfolgt die Entwicklung neuer vernetzter Polymere (u.a. Duromere und Elastomere), die in der Lage sind (i) Schäden auf molekulare Ebene zu reparieren, (ii) viskoelastische Eigenschaften reversibel anzupassen (für die Reparatur makroskopischer Schäden), sowie (iii) Adhäsionseigenschaften kontrolliert zu ändern (Reparatur und Wiederaufarbeitung von geklebten Multi-Materialstrukturen). Die in Repairtecture entwickelten Lösungsansätze legen den Grundstein für (i) innovative Installations- und einfache Demontagestrategien, (ii) neue modulare Designrichtlinien, (iii) einfach handhabbare Reparatur/Überholungsprozesse für strukturelle und funktionelle polymerbasierte Produkte, sowie (iv) geringe Kosten. Die „out-of-the-box“ Ansätze in Repairtecture umfassen die gesamte Wertschöpfungskette und den Lebenszyklus von Polymerprodukten, die in etablierten und/oder zukünftigen Industriezweigen eingesetzt werden. Diese Strategie spiegelt sich auch in der Struktur des Konsortiums wieder, das die komplementäre Expertise von 8 wissenschaftlichen Partnern und 11 Unternehmenspartnern vereint. Das Konsortium beinhaltet internationale renommierte Universitäten (u.a. UNSW Sydney, Universität Maastricht) FFG Projektdatenbank - Stand 10.04.20242 und verfolgt das Ziel, eine international angesehene Führungsposition in einem neu entstehenden Forschungsfeld einzunehmen.
Repairtecture geht über etablierte Recyclingstrategien für Polymerprodukte hinaus und will einen grundlegenden wissenschaftlichen und technologischen Wandel im Bereich reparaturfähiger und überholbarer Polymerkomponenten einleiten. Durch die einzigartige Kombination von schaltbaren molekularen Funktionen mit Zuverlässigkeit und modularer makroskopischer Architektur wird eine Verbindung von Umweltverträglichkeit und wirtschaftlicher Effizienz mit Reparatur- und Wiederaufbereitungsprozessen angestrebt. Ausgewählte Beispiele von hochfunktionalen und reparierfähigen Produkten in zukünftigen Anwendungsgebieten sind (i) mehrkomponentige Lichtsysteme (z.B. Automobilbereich), (ii) personalisierte Heilbehelfe (z.B. Orthesen), (iii) verklebte Strukturbauteile in Automobil- und Luftfahrttechnik, (iv) „ready-to-repair“ Elektronikbauteile, und (v) strukturelle Kleber für kontrollierte Demontageprozesse
