Prof. Dr. Dietmar Drummer

Institute of Polymer Technology

Research in material development, design, and innovative processing of polymer materials. The research focus is Lightweight structures, Additive Manufacturing, Polymers in electric/electronic and medical applications, and machine elements.

Research projects

  • Functional (Bio)Polymers
  • Implants
  • Additive Manufacturing
  • Fiber-reinforced plastics
  • Polymer Bonded Magnets
  • Tribology and polymeric machine elements

  • Synthetic Molecular Communications Across Different Scales: From Theory to Experiments

    (Third Party Funds Group – Overall project)

    Term: 1. June 2024 - 31. May 2029
    Funding source: DFG / Graduiertenkolleg (GRK)
    URL: https://www.symocads.research.fau.eu/

    https://www.idc.tf.fau.de/neues-graduiertenkolleg-symocads/

  • Analyse des Fließverhaltens wärmeleitfähiger Duroplaste im Spritzgießverfahren

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. May 2023 - 31. October 2025
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
  • Hochpräzise Bipolarplatten im dynamisch temperierten Spritzprägen

    (Third Party Funds Single)

    Term: since 1. January 2023
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)

    Um die dringend notwendigen Kosten- und Lebensdauervorteile der Kunststoffe im Vergleich zu metallischen Werkstoffen für die Anwendung der Bipolarplatten zu erschließen, sind hohe Füllstoffgehalte zur Erzielung ausreichend hoher elektrischer Leitfähigkeit notwendig. Derart modifizierte Thermoplastschmelzen zeigen jedoch aufgrund einer deutlich erhöhten Viskosität sowie des negativen Effekts erhöhter Schmelzewärmeleitfähigkeit ein verschlechtertes Abbildungs- und Formfüllungsverhalten. Dies resultiert in Limitationen in den möglichen Dickenabmessungen sowie der Abformung feiner Kanalstrukturen bisheriger Bipolarplattengeometrien im Spritzgussprozess. Da die Ausgangsspannung pro Zelle lediglich max. 1,23 V beträgt, sind für höhere Spannungen mehrere in Reihe geschaltete Zellen erforderlich, was bei dickeren Bipolarplatten aus Kunststoff-Compound darüber hinaus erheblich größere Bauraumvolumina und Kosten verursacht. Die daher angestrebte Reduktion der Plattendicke kann nur bedingt durch höhere Einspritzgeschwindigkeiten und Werkzeugtemperaturen im Spritzgussprozess erreicht werden, da dies aufgrund des verringerten Fließquerschnitts unabhängig von der Art der Werkzeugtemperaturführung in zu hohem Druckbedarf während der Füllung sowie inhomogenen Druck- und Temperaturfeldern über den Fließweg resultiert. Dies zeigt sich auf Bauteilebene in einer verschlechterten, fließwegabhängigen Maßhaltigkeit und Abformgenauigkeit der Kanalstrukturen. Neben Abbildungsproblemen zeigen hochgefüllte Kunststoffbauteile auch ein ausgeprägt richtungsabhängiges mechanisches und elektrisches Bauteilverhalten, welches maßgeblich von den Temperatur-Druck-Scherbedingungen im Prozess bestimmt wird. Ziel des Projekts ist daher der Erkenntnistransfer der analytischen und experimentellen Auslegung der benötigten Zeit-Temperatur-Druck-Scherbedingungen im dynamisch temperierten Spritzprägen zur Realisierung von dünnwandigen und hochgefüllten Bipolarplatten mit höchstmöglicher Maßhaltigkeit und Abformgenauigkeit der Kanalstrukturen bei gleichzeitig optimierten elektrischen und mechanischen Eigenschaften. Hierbei soll die Fließfähigkeit der Kunststoffschmelze während des Urformprozesses durch die dynamische Werkzeugtemperaturführung aufrechterhalten werden. Die Kombination dieser modernen Verfahrensstrategie mit einem Prägeprozess erlaubt die flächige Nachdruckwirkung und Realisierung hoher Plattenaspektverhältnisse bei gleichzeitig höchstmöglicher Maßhaltigkeit und Abformgenauigkeit der Kanalstrukturen über den Fließweg. Durch die Kontrolle von Temperatur und Druck sowie die indirekte Einflussnahme auf die Scherung im Prozess können die bestehenden Kenntnisse zur prozessseitigen Beeinflussung elektrischer und mechanischer Bauteileigenschaften zudem in den Fertigungsprozess des dynamisch temperierten Spritzprägens übersetzt werden, um das Werkstoffpotential optimal auszunutzen.

  • Textile Recycling Excellence

    (Third Party Funds Group – Sub project)

    Overall project: Textile Recycling EXcellence
    Term: 31. May 2022 - 31. May 2025
    Funding source: Europäische Union (EU)

    Less than 1 % of materials used to produce clothing is recycled into new clothing. From January 2025, a directive requires 27 Member States to implement a separate household textile waste collection scheme and comply with rising minimum recycling objectives. Legislation is not enough to deal with the issue. Creating a circular system for post-consumer textile waste faces many challenges, including a lack of EU-wide standards for collecting and sorting textile waste across countries, inaccurate composition claims, variable material quality and a lack of reliable data across value chain stakeholders. The EU-funded T-REX project aims to demonstrate how household textile waste can become a new feedstock and business model for the textile industry by engaging key actors across the entire value chain.

  • Keramische Schaumstoffmaterialien für erhöhte Bauteilfunktionalitäten und ressourceneffiziente Produktionsprozesse; Teilvorhaben: Erforschung von Keramikfeedstocks zur Herstellung poröser Keramikstrukturen mit Hilfe thermoplastischer Formgebungsverfahren

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. April 2022 - 31. March 2025
    Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
  • Funktion by Desgin: Cellular Hybrids - Eine Route zur Biologisierung der Materialwissenschaften

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. January 2021 - 31. December 2025
    Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (StMWK) (seit 2018)
  • Mechanical joining without auxiliary elements

    (Third Party Funds Group – Sub project)

    Overall project: Method development for mechanical joinability in versatile process chains
    Term: 1. July 2019 - 30. June 2027
    Funding source: DFG / Sonderforschungsbereich / Transregio (SFB / TRR)
    URL: https://trr285.uni-paderborn.de/

    The aim of this project is to conduct fundamental scientific research into joining without auxiliary element using metallic pin structures produced by forming technology, which are pressed into the joining partner or caulked after insertion into a perforated joining partner, and the joint properties that can be achieved with this. This includes the development of a fundamental understanding of the acting mechanisms with a focus on feasibility in phase 1, the optimisation of the pin structure with regard to geometry and arrangement as well as the joining process for the targeted adjustment of joining properties in phase 2 and the transferability of the technology to an extended range of applications in phase 3. The aim in phase 1 is therefore to develop a fundamental understanding of the extrusion of defined metallic pin geometries from the sheet plane using local material accumulation in order to be able to determine local changes in the material properties, such as strength. Simultaneously, different process control strategies for joining metal and FRP as well as different metals will be fundamentally researched and process windows will be derived.In the case of FRP, various process routes will be investigated with a focus on fibre-friendly injection of the pin structures or hole forming for caulking of the pin structures without delamination of the FRP. Ultrasound, vibration, infrared radiation or combinations of these methods are used to melt the matrix with the goal of identifying suitable process routes and generating an understanding of the mechanisms at work.  Based on the findings of the pin manufacturing and the results regarding the joining processes, a fundamental understanding of the process will be developed, which will allow the further development of the pin geometry and the definition of suitable simple, regular pin arrangements and dimensions in the next step. In order to meet the different requirements of the pin manufacturing process and the joining method, the adaptability of the tool and joining technology is essential. Accordingly, the adaptation on the tool side and the specific process control during pin production will be investigated in order to demonstrate the possible variations. In addition, the adaptability of the joining operation will be achieved by adapting the process control, especially in the case of metal-FRP joints, in order to react to different conditions, such as the fibre layer and layer structure of the FRP. Finally, the direction-dependent joint properties and the application behaviour of the multi-material joints joined with the developed pin geometries will be characterised and evaluated depending on the pin dimensioning and arrangement in order to identify the decisive influencing factors on the joint properties.

2024

2023

2022

2021

2020

Related Research Fields

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