Fraunhofer ITWM auf der K 2025

Digitale Lösungen für die Kunststoff- und Kautschukindustrie

Presseinformation / 28. August 2025

Unter dem Motto »Leichter – Dauerhafter – Digitaler« präsentiert das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM vom 8. bis 15. Oktober 2025 auf der K 2025 in Düsseldorf seine Technologien und Softwarelösungen für die Kunststoff- und Kautschukindustrie. Am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand (Halle 7, Ebene 0, Stand SC05) zeigen die Forschenden ihre neuesten Entwicklungen zur digitalen Materialsimulation, Qualitätssicherung und Prozessoptimierung.

Mit FOAM präsentieren Forschende des Fraunhofer ITWM eine Software, die die Ausdehnung und Formfüllung von PU-Schäumen in beliebigen Geometrien simuliert. Sie dient der digitalen Auslegung und Optimierung von Bauteilen mit Schaumfüllung – etwa in Kühlgeräten, Batteriemodulen, Autositzen oder Sandwichpaneelen. Ziel ist es, eine gleichmäßige Schaumverteilung und optimale thermische sowie mechanische Eigenschaften sicherzustellen. Die Software nutzt einen Digitalen Zwilling, der den gesamten Entwicklungs- und Produktionsprozess virtuell abbildet. Dabei berücksichtigt sie komplexe Anforderungen wie Entlüftungspunkte, Materialbedarf, Düsenbewegung und Gasvermeidung. Die Modellparameter werden automatisiert aus realen Schäumversuchen abgeleitet. »Unsere Simulationen helfen dabei, Materialeinsatz und Entwicklungszeit deutlich zu reduzieren – ein echter Mehrwert für die Industrie«, erklärt Dr. Konrad Steiner, Bereichsleiter »Prozesse und Materialien« und Abteilungsleiter »Strömungsprozesse« am Fraunhofer ITWM.

Digitale Auslegung des Laugenbehälters einer Waschmaschine

Außerdem präsentieren Forschende das Projekt »DigiLaugBeh«, in dem sie einen Laugenbehälter von Waschmaschinen durch digitale Simulationen energieeffizienter und ressourcenschonender gestalten. Im Fokus steht die Entwicklung eines Digitalen Zwillings, mit dem Material und Bauteile virtuell optimiert werden. Statt der bisher üblichen kurzfaserverstärkten Thermoplasten kommen langfaserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz, die eine höhere Lebensdauer und bessere mechanische Eigenschaften bieten.

Die Simulationen berücksichtigen sowohl Makro- als auch Mikroebenen, inklusive Spritzgussverfahren und Umweltbilanz. So entsteht ein robuster, langlebiger Laugenbehälter, der auch bei höheren Schleudergeschwindigkeiten stabil bleibt.

Terahertz-Technologie für die Inline-Qualitätskontrolle von Kunststoff-Rohren

Die Rohrinspektion mit Terahertz-Technologie des Fraunhofer ITWM ermöglicht die berührungslose, zerstörungsfreie Inline-Messung der Wandstärke von Glatt- und Wellrohren direkt im Produktionsprozess. Das System misst an vier frei wählbaren Positionen und ist flexibel an verschiedene Rohrdurchmesser und Materialien anpassbar. Die Technologie erkennt wichtige Parameter wie Wanddicke, Durchmesser, Ovalität und Schichtaufbau. Ziel ist eine frühzeitige Qualitätssicherung, um Material effizient zu nutzen und Ausschuss zu vermeiden. Selbst geringe Einsparungen bei der Wandstärke führen zu großen wirtschaftlichen Vorteilen.

»Dafür nutzen wir die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie und FMCW-Verfahren, die unabhängig von Temperatur und Material präzise Ergebnisse liefern – im Gegensatz zu klassischen Ultraschall- oder Röntgenmethoden«, erklärt Dr. Joachim Jonuscheit vom Fraunhofer ITWM.

PU-Expansionssimulation mit FOAM — © Fraunhofer ITWM
Expansionssimulation des Polyurethan-Schaums mit der Software FOAM zur Herstellung einer Kühlbox.

Farbcodierte Faserausrichtung für das gesamte Bauteil. Links: Moldflow-Netz. Rechts: Abaqus-Netz. Graue Bereiche kennzeichnen Teile, die nicht aus PP-LGF30 bestehen. — © Fraunhofer ITWM
Mithilfe eines Digitalen Zwillings optimieren Forschende des Fraunhofer ITWM den Laugenbehälter einer Waschmaschine. Hier ist die farbcodierte Faserausrichtung für das gesamte Bauteil zu sehen.

Simulation von Spinnverfahren für optimierte Filamente

Im Projekt »VISPI – Virtuelles Spinnen« entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer ITWM eine Simulationssoftware, die industrielle Spinnprozesse für High-Tech-Fasern digital abbildet und optimiert. Dabei werden die komplexen physikalischen Abläufe beim Spinnen – etwa bei der Herstellung von Glaswolle oder Polymerfasern – möglichst realistisch nachgebildet, um Materialverbrauch, Energiebedarf und Produktqualität zu verbessern. Die Software VISPI erlaubt die Eingabe von Prozessparametern wie Düsengeometrie, Massenstrom, Temperatur, Viskosität. Sie modelliert die Strömungsdynamik und die Rückwirkung der Fasern auf die Luftströmung und analysiert Turbulenzen, Totzonen und das Abkühlverhalten der Filamente. Ein integriertes Materialdatenbankmodul unterstützt die Auswahl geeigneter Polymere.

»Mit VISPI testen und verbessern wir komplexe Spinnprozesse virtuell. So lassen sich Ressourcen einsparen und die Qualität der Produkte erhöhen. Unternehmen profitieren von geringeren Fehlinvestitionen beim Upscaling und steigern ihre Wettbewerbsfähigkeit«, sagt Dr. Walter Arne, einer der Entwickler der Software.

Die Projekte und Technologien des Fraunhofer ITWM zeigen, wie digitale Simulationen und präzise Messtechnik zur Optimierung von Materialien, Prozessen und Produkten beitragen – von Schaumfüllung über Faserprozesse bis zur Rohrinspektion. So entstehen ressourcenschonendere Entwicklungen, höhere Qualität und wirtschaftliche Vorteile für die Industrie. Besuchen Sie uns am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 7, Ebene 0, Stand SC05.