Das Fraunhofer IGB in Straubing verbindet anwendungsorientierte Forschung mit praxisnaher Industrieexpertise – insbesondere im Bereich biobasierter Kunststoffe. Im Gespräch mit Frau Falcke werfen wir einen Blick auf die Möglichkeiten, die das Institut Unternehmen bei der Verarbeitung von Biopolymeren bietet, und diskutieren Herausforderungen und Perspektiven rund um Additive, erfolgreiche Produktentwicklungen und die Zukunft der Biokunststoffe.

Sehr geehrte Frau Falcke, das Fraunhofer IGB in Straubing ist ein langjähriger Partner des Chemie-Cluster Bayern. Neben den Forschungsbereichen Elektrosynthese und bioinspirierte Chemie bringen Sie Ihre langjährige Industrieexpertise in der Kunststofftechnik ein, um mit Kunden und Partnern an der Verarbeitung vom Polymer zum biobasierten Kunststoff zu arbeiten. Welche Möglichkeiten haben Sie, um bei der Verarbeitung von Biopolymeren zu unterstützen?

​​In der Abteilung „Bioinspirierte Chemie“, unter der Leitung von Dr. Michael Richter, konnten wir durch eine Förderung des Freistaats Bayern das „Labor für Technische Biopolymere (LTBP)“ aufbauen. Dies ermöglicht uns, insbesondere KMU, in der Entwicklung biobasierter und bioabbaubarer Kunststoffprodukte zu unterstützen und mit geeigneter Verarbeitungs- und Prüftechnik interdisziplinäre Ansätze an den Grenzflächen der Polymerchemie und Biologie einzusetzen oder generell Verarbeitungseigenschaften und Materialkennwerte zu ermitteln.  

​Ein besonderer Fokus liegt auf Kooperationen mit regionalen und mittlerweile auch überregionalen KMU und Start-ups. Aber auch große Firmen sind willkommen. Wir haben Expertise im Screening von Polymerisationsmethoden, Funktionalisierung und Compoundierung. Wir verfügen über Kleinstmengenextrusion und -spritzguss im F&E Maßstab und ab Herbst 2025 auch über einen Planetwalzenextruder zur vorseriellen Musterfertigung im multi-kg Maßstab. Darüber hinaus nutzen wir eine klassische Spritzgussmaschine, um im Rahmen von Dienstleistungsaufträgen direkt für und mit unseren Kunden zu fertigen. Neben der Verarbeitung bieten wir Norm-konforme mechanische Materialprüfung (Zugprüfung und Schlagprüfung), thermische Materialprüfung (DSC und TGA) sowie rheologische Materialprüfung (MFI) und ab Herbst 2025 auch thermo-mechanische Materialprüfung (Rheologie und DMA) an.​ 

Ob PLA oder biobasiertes Polyamid, neuartige Biokunststoffe können nur erfolgreich eingesetzt werden, wenn diese auf verfügbaren Maschinen verarbeitet werden können. Sie entwickeln und testen hierfür auch biobasierte Additive. Welche Ansätze für neue Additive gibt es und wo liegen die Herausforderungen​? 

​​Die Additiventwicklung (speziell biobasierte Additive) ist bei uns eines der zentralen Themen (z.B. Weichmacher, Nukleierungsmittel). Wir sind in Straubing eine relativ kleines Team und können daher nicht mit großen F&E-Einrichtungen konkurrieren, was Ausstattung und „Manpower“ betrifft. Wir sind jedoch in der vorteilhaften Lage, Themen wie Additiventwicklung für biobasierte, polymere Materialien ganzheitlich zu denken. Wir haben hervorragende chemisch-synthetische und bio-synthetische Expertise und können diese direkt mit unseren kunststofftechnischen Verarbeitungs- und Prüfmethoden vereinen und iterativ unterstützen. Dies führt zu hoher „Agilität und Flexibilität“, sowie zu wenig Hemmnissen, echtes Neuland zu betreten.  Uunsere Kunden begrüßen dies sehr und wissen es, zu schätzen.      ​ 

Können Sie uns ein Beispiel für eine erfolgreiche Produktentwicklung geben?

T2G ist ein 100 % biobasiertes und bioabbaubares Veredelungsband für Obstbaumveredelung und zeichnet sich durch seine bioaktive Additivierung aus. Die Entwicklung spiegelt die Stärke unsere Aktivtäten in Straubing wider: 
Die Idee stammte von meiner Kollegin Manuela Kaiser. Technologisch konnten wir alle chemo-synthetischen und biologischen Aspekte in Straubing abdecken und für die Entwicklungsarbeit stand ein sehr kreatives Team mit industrieerfahrenen KollegInnen bereit. Die Formulierungen sowie Verarbeitungs- und Materialtests erfolgten ebenfalls in Straubing. Die vorserielle Fertigung des Halbzeuges kann hoffentlich im Herbst auf unserem neuen Planetwalzenextruder erfolgen. Die Verarbeitung erfolgt anschließend bei einem industriellen Projektpartner.   ​ 

Was glauben Sie, wie sich der Bereich der Biokunststoffe zukünftig entwickelt? Was ist notwendig dafür, dass Kunststoffe auf Basis erneuerbarer Rohstoffe am Markt erfolgreich werden? 

​​Neben den Ideen zu innovativen, biobasierten Basismaterialien (Polymeren) braucht es sehr guten Additivkonzepte, die den Materialien die applikationsgetriebenen Eigenschaften verleihen und für hocheffiziente Verarbeitungsprozesse zugänglich machen. Es braucht viel Kreativität, Ausdauer und ein noch stärkeres Zusammenwirken der Akteure aus der industriellen Forschung und Entwicklung und der Anwendung. Genau dafür sind wir am Fraunhofer IGB in Straubing ein verlässlicher und erfahrener Entwicklungspartner.​ 

​Claudia Falcke ist seit 2019 Leiterin des Themenfelds Kunststofftechnik in der Abteilung für Bioinspirierte Chemie am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Straubing, dem sie seit 2013 angehört. Nach einem Studium der Chemie begann sie ihre berufliche Laufbahn 1999 in der Pharmaforschung bei Bayer HealthCare, wo sie bis 2007 als Laboringenieurin in den chemisch-wissenschaftlichen Laboratorien tätig war. Nach dem Wechsel zur Polymer-Chemie GmbH übernahm sie 2008 die stellvertretende Abteilungsleitung des Zentrallabors und arbeitete ab 2010 in der Stabstelle der Geschäftsführung „Strategische Entwicklungsprojekte Materialien und Technologien“. Ihr Wissen über Kunststoffe vertiefte sie durch ein Studium der Angewandten Kunststofftechnik an der Hochschule Schmalkalden. Ihre wissenschaftliche Forschungsergebnisse zu Terpenen, Polyamiden und anderen biobasierten Chemikalien und Materialien wurden in renommierten Fachzeitschriften veröffentlicht.