Kraftfeld zur in-silico-Optimierung plastifizierter Polymere

AUFGABENSTELLUNG

Weichmacher machen Kunststoffe flexibel – sie stecken in Kabeln, Fußböden, Verpackungen, Medizinprodukten oder Spielzeug. Doch viele der bisher eingesetzten Stoffe, insbesondere sogenannte Phthalate, stehen unter Verdacht, gesundheits- und umweltschädlich zu sein. Dies ist verbunden mit strengen Regularien für den Einsatz der Weichmacher und erzeugt einen hohen Bedarf an alternativen, unbedenklichen Weichmachern. Bisher fehlt aber ein tiefes molekulares Verständnis darüber, wie Struktur und Wirkung eines Weichmachers zusammenhängen, was eine zielgerichtete Entwicklung neuer Weichmacher erschwert. So werden das Design und die Optimierung von Weichmachern und plastifizierten Polymeren teuer und zeitaufwändig.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ein speziell entwickeltes Kraftfeld für molekulardynamische Simulationen soll es ermöglichen, Simulationstools zu entwickeln, mit denen die Wirkung potenzieller Weichmacher rein virtuell – also in-silico – getestet werden kann. Ziel ist es, damit Materialeigenschaften wie Elastizität, Viskosität oder Migrationsverhalten von weichgemachten Kunststoffen exakt vorherzusagen – ohne kostspielige Laborexperimente. So entsteht ein digitales Entwicklungstool, mit dem sich leistungsfähige, sichere und nachhaltige Weichmacher gezielt entwerfen und aufwändige Labortests auf wirklich aussichtsreiche Varianten reduzieren lassen (Abb. 1).

NUTZEN | AUSBLICK

Mit den auf Basis des neuen Kraftfelds entwickelten Simulationstools könnten Entwicklungszeiten und -kosten drastisch reduziert werden. Unternehmen sollen so ein starkes Werkzeug zur beschleunigten Produktentwicklung erhalten, das besonders in regulierten Märkten wie Medizin, Spielzeug oder Lebensmittelverpackungen entscheidende Vorteile bringen könnte. Gleichzeitig wird die Innovationskraft gestärkt – für maßgeschneiderte, zukunftssichere Produkte. Das Projekt ebnet den Weg zu einer nachhaltigen, digitalen Kunststoffindustrie und verschafft der heimischen Wirtschaft einen wichtigen Wettbewerbsvorsprung.