{"id":44274,"date":"2017-07-12T06:42:12","date_gmt":"2017-07-12T04:42:12","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fmaterialwissenschaften%2Ffest-wie-baustahl-leicht-wie-carbon-und-trotzdem-aus-der-natur.html"},"modified":"2017-07-10T12:18:56","modified_gmt":"2017-07-10T10:18:56","slug":"fest-wie-baustahl-leicht-wie-carbon-und-trotzdem-aus-der-natur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/fest-wie-baustahl-leicht-wie-carbon-und-trotzdem-aus-der-natur\/","title":{"rendered":"Fest wie Baustahl, leicht wie Carbon und trotzdem aus der Natur"},"content":{"rendered":"

Werkstoffverbunde aus Kunststoffen und Fasern sind im Strukturleichtbau fest etabliert. Glas- und Carbonfasern werden am h\u00e4ufigsten verwendet und als Verst\u00e4rkung beispielsweise in d\u00fcnne Folien aus thermoplastischen Kunststoffen integriert. Die meisten dieser Kunststoffe basieren allerdings auf Erd\u00f6l \u2013 einem raren Rohstoff, dessen Gewinnung und Einsatz wenig \u00f6kologisch sind. \u00d6kologischer und nachhaltiger ist da ein Ansatz der Forscherinnen und Forscher im Bundesexzellenzcluster MERGE. Ahmed-Amine Ouali, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut f\u00fcr Strukturleichtbau, erkl\u00e4rt ihn so: \u201eWir ersetzen die Glas- oder Carbonfasern durch Naturfasern, zum Beispiel Flachsfasern. Die Kunststoffmatrix ist bei uns ein Biopolymer aus nachwachsenden Rohstoffen. Damit ist die CO2<\/sub>-Bilanz der Bauteile im gesamten Produktlebenszyklus um einiges besser.\u201c Auch die auf das Strukturgewicht bezogenen Materialeigenschaften des Faserkunststoffverbunds sind technisch interessant: Durch den Einsatz von Endlosfasern wird der Verbund in Faserrichtung enorm fest und hochsteif. Zudem ist Flachs leichter als Glas- und kosteng\u00fcnstiger als Carbonfaser.<\/strong><\/p>\n

\"Leichtbau-Forscher
Leichtbau-Forscher Ahmed Amine Ouali entwickelt biobasierte Faserkunststoff-Verbunde. Foto: TU Chemnitz\/Rico Welzel<\/figcaption><\/figure>\n

Ziel der Forscher war es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem diese sogenannten Halbzeuge aus Kunststoff und Naturfasern in Gro\u00dfserie hergestellt werden k\u00f6nnen. Bisher wird in der Praxis haupts\u00e4chlich die Film-Stacking-Technologie eingesetzt, ein diskontinuierliches Verfahren. Dabei werden die einzelnen Schichten als Stapel (zum Beispiel Kunststofffolie-Fasergelege-Kunststofffolie) in eine Heizpresse eingelegt, unter Druck aufgeschmolzen, entnommen und an einer anderen Maschine zu Platten weiterverarbeitet. F\u00fcr die kontinuierliche Produktion mussten die Forscher in MERGE daher eine eigene Walzenanlage, einen sogenannten Kalander, konstruieren. \u201eNaturfasern haben im Unterschied zu Glas- oder Carbonfasern eine besondere Eigenschaft: sie nehmen sehr gut Feuchtigkeit auf. Deshalb m\u00fcssen sie vor der Verarbeitung getrocknet werden\u201c, erkl\u00e4rt Ouali. \u201eWir haben am Lehrstuhl eine eigene Trockneranlage entwickelt, die fast l\u00fcckenlos vor dem Kalander angebaut wird. So hat die Faser nach dem Trocknen und vor dem Weiterverarbeiten kaum Kontakt mit der feuchtehaltigen Umgebungsluft.\u201c Der nach seiner Form benannte Omega-Kalander ist das Herzst\u00fcck der kontinuierlichen Herstellungslinie. Er besteht aus mehreren Zylindern, zwischen denen die Flachsfaser-Kunststoff-Bahnen theoretisch endlos hindurchgef\u00fchrt, erw\u00e4rmt und zusammengepresst werden. Nach diesem Impr\u00e4gnierungsvorgang und dem Abk\u00fchlen ist das sogenannte thermoplastische Prepreg (preimpregnated fibres), also das Faser-Matrix-Halbzeug, fertig. Es liegt dann als Rolle vor und kann verschieden weiterverarbeitet werden. Zugeschnitten und in mehreren Schichten als Stapel gepresst, ergibt sich eine feste Platte. \u201eWir k\u00f6nnen das Halbzeug aber auch ein weiteres Mal umformen und mit Spritzgussteilen verbinden. Beides in einem einzigen Prozess. So haben wir auch einen Technologie-Demonstrator, n\u00e4mlich unseren Seitenaufpralltr\u00e4ger f\u00fcr PKW, hergestellt\u201c, erkl\u00e4rt Ouali.<\/p>\n

\"Ein
Ein Demonstrator aus Naturfaserkunststoff-Verbund. Foto: TU Chemnitz\/Rico Welzel<\/figcaption><\/figure>\n

Der Bauteilfertigungsprozess ist momentan noch nach der kontinuierlichen Herstellung des Prepreg-Halbzeugs unterbrochen und wird je nach Bedarf der Forscher an diversen weiteren Anlagen fortgesetzt. Im Hinblick auf die Gro\u00dfserienherstellung kann die Maschinenreihe so je nach Anforderung erg\u00e4nzt oder kombiniert werden.
\n\u201eWir haben hier zukunftstr\u00e4chtige, nachhaltige, langlebige Materialien entwickelt, deren Herstellung wesentlich energieeffizienter ist und sich durch einen besseren CO2<\/sub>-Fu\u00dfabdruck auszeichnet, als bei konventionellen Faserkunststoffverbunden\u201c, sagt Ouali. Mit Blick auf die Zukunft erkl\u00e4rt er: \u201eWir experimentieren auch weiterhin mit unterschiedlichen Faserstrukturen als Gewebe, als Gelege oder in anderer Form, sowie auch mit verschiedenen Matrixvarianten, zum Beispiel als Folie oder Spinnvlies.\u201c So werden die positiven Materialeigenschaften, die \u00f6kologischen Faktoren und der gro\u00dfserientaugliche Herstellungsprozess der Faserkunststoffverbunde in MERGE weiterentwickelt und optimiert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Werkstoffverbunde aus Kunststoffen und Fasern sind im Strukturleichtbau fest etabliert. Glas- und Carbonfasern werden am h\u00e4ufigsten verwendet und als Verst\u00e4rkung beispielsweise in d\u00fcnne Folien aus thermoplastischen Kunststoffen integriert. Die meisten dieser Kunststoffe basieren allerdings auf Erd\u00f6l \u2013 einem raren Rohstoff, dessen Gewinnung und Einsatz wenig \u00f6kologisch sind. \u00d6kologischer und nachhaltiger ist da ein Ansatz der […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[13118,10719,12682],"supplier":[1138],"class_list":["post-44274","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-kunststoff","tag-naturfasern","tag-rohstoffe","supplier-technische-universitaet-chemnitz"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44274","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=44274"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44274\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=44274"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=44274"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=44274"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=44274"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}