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

Current projects

  • 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.

  • Recycling von Magnetwerkstoffen für die Verwendung in kunststoffgebundenen Dauermagneten

    (Third Party Funds Single)

    Term: 27. September 2022 - 26. September 2024
    Funding source: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
  • Additive Fertigung von Antennen durch die Verarbeitung hochfrequenztauglicher Kunststoffe

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. July 2022 - 30. June 2024
    Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
  • 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)
  • Metal Filament Modeling - Feedstocks mit Werkzeugstählen für den 3D-Druck (HiFil3D); Teilprojekt: Metal Filament Modeling - Herstellung hochgefüllter und homogener Metall-Feedstocks für den 3D-Druck

    (Third Party Funds Group – Sub project)

    Overall project: Metal Filament Modeling - Feedstocks mit Werkzeugstählen für den 3D-Druck
    Term: 1. August 2021 - 31. July 2024
    Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
  • Zuverlässige Folienkondensatoren mit erhöhtem Leistungspotential

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. February 2021 - 31. January 2024
    Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
  • Optimierte Materialien für das vakuumunterstützte Schäumen in Rotationsformen (Vacuum Assistet ROtational FOam MOlding)

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. January 2021 - 31. December 2023
    Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
  • Thermoset-bonded injection-molded magnets with defined structure of magnetization

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. January 2021 - 31. December 2023
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
  • Tool Additive Arm zur Fertigung ressourceneffizienter Leichtbaustrukturen im Fahrzeugbau

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. January 2021 - 31. December 2023
    Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (StMWi) (seit 2018)
  • Process strategies for the production of thin-walled components during selective laser beam melting of plastics

    (Third Party Funds Group – Sub project)

    Overall project: CRC 814 - Additive Manufacturing
    Term: 1. January 2021 - 31. December 2023
    Funding source: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
    URL: https://www.crc814.research.fau.eu/projekte/t-transferprojekte/transferproject-t3/

    The aim of theproject is the systematic investigation of the process-geometry-interaction ofthin-walled components for the production of locally adapted properties as wellas the modeling of this effect in finite element simulations and structuraloptimization. In experimental tests, the main influencing factors areidentified and mapped in relation to the building position in the process. Newexposure technologies and strategies are used to manipulate the melting pooland homogenize component properties. The findings are incorporated into a wallthickness dependent material model for structural optimization, which isinvestigated in the project. The participating industrial partners willvalidate the results over the course of the project. The experimental findingsand the wall thickness dependent material model will be used to develop amethodology for the product development of thin-walled structures. In thefuture, the product development process can be accelerated, and the economicefficiency increased. Based on these findings, new application areas for theselective laser beam melting of plastics can be opened up in the future.

  • 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)
  • Joining by using pin-like structures in welding processes

    (Third Party Funds Single)

    Term: 1. October 2020 - 30. September 2023
    Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    The use of pin-like structures for the generation of form-fit joints in welding processes represents an innovative approach to combine adhesion incompatible polymers and thus broadens the possible polymer combination spectrum. Without the use of additives or extensive surface pre-treatments, locally adapted part properties can be achieved by joining incompatible semi-crystalline thermoplastics. In addition, the use of pin-like structures allows the combination of semi-crystalline and amorphous thermoplastics, to enable for example a permanent functionalization by an optically transparent element. Besides joining adhesion incompatible polymers, the benefits of the process can be applied on bonds with low weld strength, e.g. fibre-reinforced thermoplastics. In this case, the pin-like structures could contribute to a modification of the fibre orientation, perpendicular to the joining plane, and thus to higher bond strengths.The aim of the proposed project is the fundamental investigation of interdependencies of the joining mechanism by means of pin-like structures in welding processes. For this purpose, vibration welding as well as ultrasonic welding technology are applied, which are both based on energy input by means of friction. Despite the high potential, interdependencies between material, process and resulting bond properties are currently unknown for this novel joining technique. The comprehensive experimental investigations within the research project, in combination with a model-based analysis, enable the development of general requirements for the material combinations as well as for the process handling. Therefore, the effects of decisive process parameters, of the structure geometry as well as of the occurring thermomechanical interactions on the resulting joint are fundamentally analysed.In comparison to the vibration welding technology, the use of the ultrasonic welding technology enables the production of smaller pin structures whereby the load capacity of the joint can be increased and the process can also be made accessible for smaller parts. Furthermore, ultrasonic welding continues to differentiate itself from the vibration welding principle since different oscillation directions are used for the energy input and the structure generation. This allows an improved identification of process-specific interactions during structuring.With the help of the knowledge gained within this project, a comprehensive understanding of the joining by means of pin-like structures as well as general structuring and joining strategies can be established. These allow the transfer of the methodology to further materials and joining processes.

Recent publications

2023

2022

2021

2020

Related Research Fields

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