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Akademische Arbeiten

Dissertationen:

Mario Gschwandl Reliability and lifetime evaluation of new power package concepts through enhanced damage and failure simulation
Mahesh Veerappa Yalagach Virtual System Evaluation of High-Performance Pressure Sensor in Interaction with PCBs
Matthias Windberger Expansionskunststoffe als Isolatoren in Hochspannungsanwendung
Philipp Marx Novel resins and composites that exhibit volumetric expansion during curing
Matthias Morak Nonlinear material modeling and simulation of thermoplastics
Angelo Romano Functional polymers for the fabrication of two-dimensional micropatterns and threedimensional polymer structures
Lukas Heupl Polymers and Related Composites for Future Energy Conversion and Storage
Freskida Goni Optimization of the preparation method, chemical modification and characterization of boron nitride nanosheets

 

Diplomarbeiten/Masterarbeiten:

Alexander Eibel Poly(2-oxazoline)-based Nanocomposites for High-Voltage Applications
Sarah Rendl Time-dependent water uptake in polymer-based nanocomposites
Lukas Heupl Ion Conductivity of Blended Polymer Resins
Freskida Goni High-yield production and characterization of boron nitride nanosheets

K-Projekt PolyTherm

Das Projekt „Polymer Composites for Thermally Demanding Applications“ - kurz „PolyTherm“ - ist eines von 8 nach dem COMET-Programm des Bundes (Competence Centers for Excellent Technologies) genehmigten K-Projekten mit einer Laufzeit von 4 Jahren und einem Volumen von € 5,5 Mio.
Führende Unternehmen der Mikroelektronik, Elektrotechnik und Hochspannungstechnik setzen unter der Leitung der Kunststoffexperten des Polymer Competence Center Leoben (PCCL) als Konsortialführer auf Effizienzsteigerungen im Bereich der Elektrotechnik und Elektronik durch polymerbasierte Materialien.
Die Anwendung von Polymeren im Bereich der Elektronik und Elektrotechnik umfasst zahlreiche Anwendungen, von Leiterplatten, Komponenten der Leistungselektronik im Fahrzeugbereich bis hin zu Hochspannungsgeneratoren und Transformatoren. Sechs Unternehmen (darunter ams AG, ANDRITZ HYDRO GmbH, AT&S AG, AVL List GmbH, Continental Automotive GmbH und Siemens AG Österreich) haben sich hierbei unter Leitung der Polymer Competence Center Leoben GmbH (PCCL) und weiteren Forschungspartnern an 5 Universitäten (MU Leoben, TU Graz, TU Dortmund, Politecnico di Torino und University of Southampton) zu einem weltweit einzigartigen Konsortium in diesem Themenbereich zusammengeschlossen.
Die Konzeption von „PolyTherm" vereint die Expertisen von Materialwissenschaftern, Polymerchemikern und Elektroingenieuren: Durch diese nachhaltige Konzeption wird eine langfristig orientierte und hochqualitative F&E sichergestellt, deren Ergebnisse rasch für die Entwicklung marktfähiger Produkte und Prozesse umsetzbar sind.

 

Publikationen

2018

Publikationen in Fachzeitschriften

Eibel, A., Marx, P., Jin, H., Tsekmes, I-A., Mühlbacher, I., Smit, J., Kern, W., Wiesbrock, F. (03/2018). "Ehancement of the Insulation Properties of Poly(2-oxazoline)-co-Polyester Networks by the Addition of Nanofillers", Macromolecular Rapid Communications, Vol. 39(6), pp 1700681:1-1700681:6, DOI: 10.1002/marc.201700681

Nothdurft, P., Feldbacher, S., Jakopic, G., Mühlbacher, I., Pötz, S., Kern, W. (03/2018). "Surface characterization of copper substrates modified with carboxyl terminated phosphonic acids", International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol. 84, pp 143-52, DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2018.03.012 

Marx, P., Wanner, A. J., Jin, H., Tsekmes, I-A., Smit, J. J., Kern, W.,  Wiesbrock, F. (09/2018). "Effect of surface interactions on the insulating properties of epoxy composites", Abstracts of papers / American Chemical Society, Vol. 2018 (2), POLY-77

Wiesbrock, F., Luef, K. P., Ottersböck, B., Oreski, G., Petit, C., Grassl, B.,  Reynaud, S. (09/2018). "Enzyme-degradable hydrogels based on copoly(2-oxazoline) networks", Abstracts of papers / American Chemical Society, Vol. 2018 (2), POLY-277

Marx, P., Morak, M., Gschwandl, M., Fuchs, P., Antretter, T., Pfost, M., Kern, W., Wiesbrock, F. (09/2018). "Gradient polymer composites for optimum heat dissipation", Abstracts of papers / American Chemical Society, Vol. 2018 (2), PMSE-772

Wiesbrock, F., Eibel, A., Marx, P., Jin, H., Tsekmes, I-A., Kochetov, R., Smit, J. J. (09/2018). "High-voltage insulators based on polymers and nanocomposites derived from natural resources", Abstracts of papers / American Chemical Society, Vol. 2018 (2), PMSE-704

Wiesbrock, F., Petit, C., Luef, K. P., Grassl, B.,  Reynaud, S. (09/2018). "Ionic liquids as (recyclable) reaction media for the synthesis of poly(2-oxazoline)-based photoresists from renewable resources", Abstracts of papers / American Chemical Society, Vol. 2018 (2), Poly-298

Tao, Q., Pinter, G., Antretter, T., Krivec, T., Fuchs, P. (07/2018). "Model free kinetics coupled with finite element method for curing simulation of thermosetting epoxy resins" Journal of Applied Polymer Science, Vol. 135, Articel Nr. 46408, DOI: 10.1002/app.46408

Morak, M., Marx, P., Gschwandl, M., Fuchs, P. F., Pfost, M., Wiesbrock, F. (12/2018). "Heat Dissipation in Epoxy/Amine-Based Gradient Composites with Alumina Particles: A Critical Evaluation of Thermal Conductivity Measurements", Polymers 2018, Vol. 10 (10), p 1131, DOI: 10.3390/polym10101131

Müller, C., Zhang, Z., Schwarz, R., Pukel, G., Wiesbrock, F., Bakija, B., Muhr, H. M. (12/2018). "Adhesives for bonding transformerboard: partial discharge and ageing behaviour", e&i - Elektrotechnik und Informationstechnik, Vol. 135(8), 2015, pp 623 - 627

Romano, A., Roppolo, I., Giebler, M., Dietliker, K., Možina, Š., Šket, P., Mühlbacher, I., Schlögl, S. & Sangermano, M. (12/2018). "Stimuli-responsive thiol-epoxy networks with photo-switchable bulk and surface properties.", RSC Advances, Vol. 8(73), 2018, pp 41904 - 41914

Plesa, I., Notingher, P. V., Stancu, C., Wiesbrock, F., Schlögl, S. (12/2018). "Polyethylene nanocomposites for power cable insulations", Polymers, Vol. 11, Issue 1, Art. Number 24, DOI: 10.3390/polym11010024

Konferenzbeiträge

Yalagach, M., Fuchs, P. F., Mitev, I., Antretter, T., Feuchter, M., Wolfberger A., Qi, T. (11/2018). "Influence of environmental factors like temperature and humidity on MEMS packaging materials.", ESTC 2018 Proceedings, Art. Number 8546484

Marx, P., Eibel, A., Windberger, M. S., Jin, H., Tsekmes, I., Smit, J. J., Mühlbacher, I., Kern, W., Wiesbrock, F. (06/2018). "Verbesserte dielektrische Eigenschaften von poly(2-oxazolin)-basierenden Oberflächenbeschichtungen durch Zugabe von nanoskalierten Additiven", Tagunsband, 27. Leobener Kunststoff-Kollouqum, Print & Coat - Polymere in Druck- und Beschichtungstechnologien

Gschwandl, M., Frewein, M., Fuchs, P. F., Antretter, T., Inter, G., Novak, P. (12/2018). "Evaluation of Digital Image Correlation Techniques for the Determination of Coefficients of Thermal Expansion for Thin Reinforced Polymers", Tagungsband, EMAP 2018 Conference Proceedings, pp 4

Poster

Windberger, M. S., Wiesbrock, F. (05/2018). "Negativ-Fotolacke auf Basis nachwachsender Ressourcen", Poster, Silicon Alps Spotlight, Loeben, A.

Marx, P., Eibel, A., Windberger, M. S., Jin, H., Tsekmes, I., Smit, J. J., Mühlbacher, I., Kern, W., Wiesbrock, F. (04/2018). "Verbesserte dielektrische Eigenschaften von poly(2-oxazolin)-basierenden Oberflächenbeschichtungen durch Zugabe von nanoskalierten Additiven",Poster, 27. Leobener Kunststoff-Kolloquium: Print & Coat - Polymere in Druck- und Beschichtungstechnologien, Leoben, A.

Marx, P., Wiesbrock, F. (05/2018). "Nanokomposite als Hochleistungs-Dielektrika für elektronische Anwendungen", Poster, Silicon Alps Spotlight, Leoben, A.

Yalagach, M. (09/2018). "Influence of environmental factors like temperature and humidity on materials used in MEMS packaging materials", Poster, Electronics System Integration Conference-2018, Dresden, D.

Gschwandl, M., Frewein, M., Fuchs, P. F., Antretter, T., Pinter, G., Novak, P. (12/2018). "Evaluation of Digital Image Correlation Techniques for the Determination of Coefficients of Thermal Expansion for Thin Reinforced Polymers", Poster, EMAP 2018, Hong Kong, China

Organisation

Ansprechpartner

Priv.-Doz. Dr. Frank Wiesbrock

(Projektmanager)
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https://www.pccl.at/media/rokgallery/e/e9ee2b53-2ec3-48cc-f2ae-e49cec6dd20d/9b78f002-15c0-47de-85c5-77e6532fc24d.jpg

Dr. Elisabeth Ladstätter

(Kaufmännische Geschäftsführerin)
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 Prof. Dr. Wolfgang Kern

(Wissenschaftlicher Geschäftsführer)
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Forschung

Polymere und polymerbasierende Composite sind unverzichtbare Werkstoffe für die Elektronik und Elektrotechnik. Als Beispiele seien Leiterplatten, Komponenten der Leistungselektronik im Fahrzeugbereich, Hochspannungsgeneratoren und Transformatoren genannt. Sowohl die steigende Integrationsdichte in der Elektronik als auch der Bedarf an höherer Effizienz und verbessertem Verhältnis von Leistung zu Gewicht bei Generatoren und Transformatoren führen zu anspruchsvollen Betriebsbedingungen und höherem Temperaturniveau. Dies erfordert verbesserte bzw. auch neuartige Werkstoffe, um erhöhte thermo-mechanische Stabilität, Wärmeleitfähigkeit und ausreichende dielektrische Festigkeit in verschiedensten Spannungsbereichen zu erzielen und somit Qualität und Zuverlässigkeit auf höchstem Niveau zu garantieren.

Das K-Projekt „Polymer Composites for Thermally Demanding Applications (PolyTherm)“ (i) vereint die Expertise von Materialwissenschaftern, Polymerchemikern und Elektroingenieuren, (ii) zielt auf anwendungsorientierte Forschung im Bereich der Funktionspolymere und Multi-Material-Strukturen für Elektronik und Elektrotechnik ab, (iii) führt zu neuartigen Werkstoffen, Modellierungs- und Simulationsverfahren, sowie alternativen Herstellungstechnologien, und (iv) stellt einen klar abgegrenzten Forschungscluster innerhalb der Strukturen von PCCL dar.

Die sechs Partnerunternehmen von PolyTherm lassen sich den Branchen Elektronik / e-mobility (AT&S AG, Continental Automotive GmbH, ams AG, und AVL List GmbH) und Hochspannungstechnik (Siemens AG Österreich, Andritz Hydro GmbH) zuordnen. Wissenschaftliche Partner von 5 Universitäten (Montanuniversität Leoben (AT); Technische Universität Graz (AT); University of Southampton (UK), Politecnico di Torino (IT) und Technische Universität Dortmund (DE)) sind mit komplementären Kompetenzen in den Bereichen Polymerchemie und Polymertechnologie, dielektrische Materialien, Leistungselektronik und Elektrotechnik am Konsortium beteiligt. PCCL als Initiator und Koordinator von PolyTherm bringt sich neben der Gesamtkoordination mit seinen Kompetenzen im Bereich Kunststofftechnik und Polymerwissenschaften maßgeblich in das Forschungsprogramm ein.

Zentrale wissenschaftliche Ziele von PolyTherm sind u.a. die elektrisch-thermisch gekoppelte Simulation der Temperaturverteilung in Leistungselektronik-Systemen, homogenisierte globale Simulationsmodelle für thermo-mechanische Belastungsanalyse in Multi-Materialverbunden, Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsabschätzung von elektronischen Bauteilen (basierend auf Simulationsmethoden), thermisch ausgelöste kationische Polymerisationsreaktionen mit Volumsexpansion, thermo-mechanische Eigenschaften von anisotrop expandierten Harzen, die Herstellung und Funktionalisierung von nanoskalierten Füllstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, und die Korrelation zwischen der Struktur und den dielektrischen Eigenschaften neuartiger Materialien.

Beispiele für Technologie-Entwicklungen im K-Projekt PolyTherm sind in Leiterplatten eingebettete Leistungselektronik-Komponenten (bis zu 5 kW) für die elektrische Antriebstechnik (e-mobility), hochpräzise Drucksensoren, Bauteile mit geometrischer Anpassung durch thermisch induzierte Volumsexpansion für Hochspannungsgeneratoren und Transformatoren, und neue Herstellungsverfahren für Isolationskomponenten auf Thermoplastbasis für Hochspannungs-Anwendungen.

Die wissenschaftlichen Arbeiten im PolyTherm-Projekt widmen sich insbesondere den folgenden Bereichen:

  • Zuverlässigkeits- und Lebensdauerbewertung neuer Power Package-Konzepte durch verbesserte Schadens- und Fehlersimulation
  • Virtuelle Systembewertung eines Hochleistungsdrucksensors in Wechselwirkung mit der Leiterplatte
  • Expandierende Polymere: Baugruppen mit maßgeschneiderter geometrischer Ausrichtung
  • Kationische Härtung von Epoxid-Duroplasten mit maßgeschneiderten Eigenschaften auf der Basis von Simulationsmethoden

 

Partner

Partnerunternehmen

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Wir trauern um den Verlust unseres wissenschaftlichen Geschäftsführers



 Plötzlich und völlig unerwartet wurde unser wissenschaftlicher Geschäftsführer Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Kern am Sonntag, 29. September 2024, im Alter von 60 Jahren aus dem Leben gerissen. Sein allzu früher Tod hat uns schmerzhaft getroffen.
Im Jahr 2008 übernahm er als Universitätsprofessor für "Chemie der Kunststoffe" der Montanuniversität Leoben die Funktion des wissenschaftlichen Leiters des Polymer Competence Centers Leoben und wurde 2011 als wissenschaftlicher Geschäftsführer bestellt. Sein Leben war ausgefüllt mit einer unerschöpflichen Energie für unsere Forschungsthemen und der wissenschaftlichen Weiterentwicklung unserer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Seine Kompetenz und sein großer Erfahrungsschatz wurden allseits geschätzt, ebenso wie sein stets respektvoller und angenehmer Umgang mit allen Forschungspartnern aus Wissenschaft und Industrie. Unter seiner Führung hat sich unser Forschungsinstitut zu dem herausragenden, österreichischen Zentrum für kooperative Forschung im Bereich Kunststofftechnik und Polymerwissenschaften entwickelt. Der Wissens- und Technologietransfer und die Verwertung unserer Forschungsergebnisse waren ihm stets ein großes Anliegen. Wir verlieren einen wertvollen Kollegen, einen überaus geschätzten Vorgesetzten und Freund, den alle sehr vermissen werden.
Unser Mitgefühl gilt in dieser schweren Zeit seiner Frau und seiner Familie.