HM24: Vorstellung von neuartigen naturfaserverstärkten Compounds für die Verarbeitung im High Speed Additive M

Große und schwere Komponenten von Landfahrzeugen sollen bald leichter und
nachhaltiger gestaltet werden können. Im Forschungsvorhaben »ECO2-LInE«,
werden Metallkonstruktionen teilweise durch leichte, naturfaserverstärkte
Kunststoffbauteile ersetzt. Um diese langzeitstabil und
witterungsbeständig fertigen zu können, haben Experten aus dem Fraunhofer
LBF ein eigenes Herstellungsverfahren für die Compounds entwickelt. Es
handelt sich um ein naturfaserverstärktes Compound mit besonderen
Eigenschaften in Hinblick auf Hydrophobie und Temperaturstabilität. Es
kann im SEAM-Prozess verarbeitet werden, die Bauteile sind für den
Außeneinsatz geeignet. Mehr dazu: #HM24, Fraunhofer-Stand Halle 2, B24.

Im Projekt »ECO2-LInE«, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und
Klimaschutz (BMWK) innerhalb des Technologietransfer-Programms Leichtbau
(TTP LB) gefördert wird, geht es um die Gewichteinsparung mit neuartigen
naturfaser-verstärkten Leichtbaukomponenten. Gleichzeitig wird der
Fertigungsprozess hinsichtlich Ökobilanz optimiert und eine verbesserte
Recyclingfähigkeit nach mindestens äquivalenter Lebensdauer des
Ursprungsbauteils realisiert. Damit wird ein wichtiger Beitrag zum
Klimaschutz geleistet. Sitzstrukturen für die Elektromobilität,
Zugwagenübergänge und Pick-up-Aufsätze stehen dabei im Fokus.
Stauelemente, die Teile eines Pick-up-Aufsatzes sind, werden gedruckt
gefertigt.

Neues Verfahren hydrophobiert Fasern und sorgt für Temperaturbeständigkeit

Die Fraunhofer-Forschenden ersetzen teilweise Metallkonstruktionen durch
leichte, naturfaserverstärkte Kunststoffbauteile. Sie nutzen dabei den
additiven Highspeed-Prozess SEAM (Screw Extrusion Additive Manufacturing),
der am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
etabliert ist. Dieses neue 3D-Druck-Verfahren ist achtmal schneller als
herkömmliche 3D-Drucker. Um langzeitstabile witterungsbeständige Bauteile
aus naturfaserverstärktem Kunststoff fertigen zu können, wird am
Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
ein eigenes Verfahren entwickelt. Es hydrophobiert Fasern und sorgt für
ihre Temperaturbeständigkeit. Der Schwerpunkt der Entwicklungen liegt auf
der kombinierten Holzfasermodifikation durch Acetylierung und
anschließender Epoxidharzbeschichtung.

Naturfasern als Bestandteil von Polyamiden

Durch die Beschichtung mit Epoxidharz wird die erhöhte
Temperaturbeständigkeit erzielt. Dies ist die Voraussetzung, um die Fasern
in Polyamide einarbeiten zu können, was bisher noch nicht möglich ist. Der
Nutzen für den Kunden lässt sich am Beispiel eines
Hochgeschwindigkeitszuges errechnen: Bei einem Zug mit 14 Übergängen und
einer Laufleistung von 12,5 Millionen Kilometern können bei jedem
eingesetzten nachhaltigen Übergangssystem 160 Kilogramm eingespart werden.
Dies entspricht auf den gesamten Zug gerechnet eine Einsparung von fast
115 Tonnen CO2-Äquivalent.