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Vorstellung INKA
Institut für nanotechnische Kunststoff-Anwendungen
Prof. Dr. Clemens Holzer, clemens.holzer@fhnw.ch, Fachhochschule Nordwestschweiz, Hochschule für Technik, 5210 Windisch
Institut für nanotechnische Kunststoff-Anwendungen
FHNWFHNW
29.8.2008Vorstellung INKA Prof. Dr. Clemens Holzer, 2
Forschungsumfeld INKA
Institut für Kunststofftechnik
IKTInstitut für Produkt- und Produktionsengineering
IPPE
Labor für Mikro- undNanotechnologie
FHNW-HLSMuttenz
FHNWFHNW
29.8.2008Vorstellung INKA Prof. Dr. Clemens Holzer,
Research areas• Micro- and nanofabrication technologies• X-ray optical devices and nanostructuring• Silicon based nanomaterials• Molecular nanoscience• Nanomagnetic structures
Personnel (Dec. 2005)• 19 scientists,
11 thereof on permanent positions • 10 technicians,
7 thereof on permanent positions• 11 PhD students • A total of 11 nationalities in the group
Partners: Research contracts 2005 existed with • 32+ academic partners (universities and institutes) • 2 Univ. of applied science (FH Aargau, NTB)• 12 industrial companies (CH, D, F, GB)
Finances (external, 2005)• Funding obtained from KTI, BBW, EU,
industry• SNF contributes to 8 PhD student’s
salaries
Output (2005)• 50 scientific papers (peer review)• 137 talks and posters (56 thereof “invited”)• 2 patent applications• 2 PhDs granted, 2 diploma thesis completed
LMN - facts and figures 2005
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29.8.2008Vorstellung INKA Prof. Dr. Clemens Holzer, 4
11 nm-Linien
11 nm breite Linien in Silizium, hergestellt mittels Röntgen-Interferenz-Lithografie. Weltweit die feinste Struktur!
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29.8.2008Vorstellung INKA Prof. Dr. Clemens Holzer, 5
Hochschule für Technik
Studierende– Diplom- und Ba-Studiengänge ca. 1150– NDS/MAS ca. 100
Mitarbeitende (head count)– Dozierende 107– Lehrbeauftragte 160– Mittelbau 106– Angestellte 59
Finanzen– Total Aufwand ca. CHF 66 Mio. – Total Ertrag Dritte ca. CHF 30 Mio.– Globalbeitrag ca. CHF 36 Mio
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29.8.2008Vorstellung INKA Prof. Dr. Clemens Holzer, 6
IKT - Team
Kompetenzen:Maschinenbau, Leichtbau, Kunststoffverarbeitung, Polymerchemie, Polymeranalytik, Composites, Produktentwicklung, Industriedesign.
4 Professoren
3 Wissenschaftliche Mitarbeiter
2 Laborleiter / Laboranten
7 Assistenten
1 Industrie Designer
1 Administration (teilzeit)
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Komplementäre Ausrüstung 1
Kunststofflabor• 4 Spritzgussmaschinen bis zu 600 kN
Schliesskraft inkl. umfangreicher Messtechnik
• Compoundier-Extruder• Tiefziehmaschine• Hochdruckkapillarrheometer• Zugprüfmaschine
Compositlabor• Formenbau und Prototypen-Labor• RTM (Resin transfer molding)-Anlage• Heisspresse• Wickelmaschine• Temperieranlagen
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Komplementäre Ausrüstung 2
Analytiklabor• Fourier Transformation Infrarot
Spektroskopie• Differential Scanning Kalorimeter• Thermal Gravimetric Analysis• Rheometer• Raster Elektronen Mikroskop• Atomic Force Mikroskop• Tensiometer, Kontaktwinkelmessgerät
Engineering• 3D CAD Software (CatiaV5)• Finite Elemente Software (Nastran,
Ansys, LS Dyna)• ESAComp• 18 Knoten Cluster
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Schreib-Etui
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Roboterarm
• Der Carbon Roboter ist leichter als der Aluminium-Roboter
• Dadurch kann sich der Carbon-Roboter schneller bewegen
• Der Carbon-Roboter ist ca. 1.5 mal produktiver als der Aluminium-Roboter
• Der Carbon-Roboter ist jedoch teurer als der Aluminium-Roboter
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Motorboot
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KATZ
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Kompetenzbereiche IPPE
Institut für Produkt- und Produktionsengineering - IPPE
Breite Palette an maschinentechnischen Kompetenzen:
• Micro-Highspeedcutting
• Laserengraving
• Rapid Prototyping
• Freiformdatenverarbeitung
• Finit-Elemente Analysen
• Fertigungskonzepte
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IPPE
Laserengraving
Micro-Highspeedcutting
Formeneinsatz Zahnrad Ø 2.1 mm / 0.85 mm Herstellzeit: 5 min
Mikrofräser 0.05 mm
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Arbeitsschwerpunkte INKA
• Nanopartikel-Additive für neue Funktionen in Kunststoffen
• Funktionalisierung von Polymer-Oberflächen durch Mikro- und Nanostrukturierung
• Design und Herstellung von Kunststoff-Nanobauteilen
• Ausbildung
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Projekte
• Projektthemen: – Entformung von Spritzgussteilen mit strukturierten
Oberflächen– Aufbereitung von speziellen Füllstoffen– Entwicklung neuer Prozesse im Bereich Prägen– Beschichten …
• Projektpartner aus den Bereichen – Medizin / Biotechnologie– Lebensmittel– Textil– Industrie– Messtechnik …
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Kalibrierchip für Rastersondenmikroskope Periode: 150 nmPartner: Nanosurf AG, Liestal
Füllung von Mikro-Kavitäten mittels CD-SpritzgussPartner: Bayer AG (D)
Lokale chemische/biochemische Oberflächen-Funktionalisierung von ETFE-Folien. Linienbreite: 100 nm
Sub-Mikrometer Oberflächen-Strukturierung von Synthesefasern für Textilien.Partner: EMPA St. GallenAnwendung: z.B. Markenschutz
Anwendungsbeispiele aus Forschungsprojekten
Spritzgegossene Kunststoffoberflächen mit verbessertem AbtropfverhaltenPartner: RIC AGAnwendung: Medizinische Analysegeräte
Nanosilber für antibakterielle KunststoffePartner: HeiQ, FHNW-HLS, EMPA St. GallenAnwendung: Textilfasern, medizinische Artikel
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Nanocomposites Herstellung
Polym
er
Prozess-
parameter
Modifizierte Nanopartikel NanocompositeCompounding Verarbeitung
Prozess-
parameter
Polym
er
Prüfung
Simulation
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Silber - Nanocomposite
HeiQ
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Antimikrobieller Effekt von Nano-Silber
Effekt von Nano-Silber-Composites mit verschiedenen Konzentrationen auf das Wachstum von Escheria coli Bakterien nach 24 h
HeiQ
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Vorgehen bei Modifizierung mit Nano-Additiven
Ziel:• Gezielte Eigenschaftsoptimierung von Thermoplasten mittels
Nano-AdditivenzB. CNT, Schichtsilikate
Vorgehen:• Materialauswahl
• Compoundierung
• Probekörper herstellen
• physik. / chem. Charakterisierung
• 0 - Serie / Scale up
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Prozess Nanostrukturierung
Werkzeug-herstellung Spritzguss SG-Teil mit
Nanostruktur
Silizium
ev. Nickel
Polym
er
Prozess-
Param
eter
HerstellungStruktur
Prozess-
Param
eter
Prüfung
Simulation
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REM - grobe und feine Strukturen
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Kontaktwinkel
Flüssigkeit 1 Flüssigkeit 2
glatte Oberfläche 66° 70°
100 nm-Linien 120° 134°
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Mikrofluidik
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Dekorativer Effekt durch Hologramme
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