Baukasten aus der Natur

Dieser Beitrag stammt von der Deutschen Messe AG, Hannover

Naturfasergewebe verstärken flächige Bauteilbereiche mit hoher mechanischer Beanspruchung. Kurzfasern verbessern die Eigenschaften fließfähiger Formmassen, um komplexe Rippenmuster und Funktionselemente auszuformen. Erste Ergebnisse aus diesem Baukasten wird das ILK auf der Research & Technology im Rahmen der Hannover Messe 2014 vorstellen. „In der Tat sehen wir ein großes Entwicklungspotenzial biobasierter Werkstoffe auf beiden Gebieten – den Verstärkungsfasern und den Kunststoffen. Die kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe (CFK) werden wir im Eigenschaftsniveau nicht erreichen, Glasfaserverstärkte Polymere (GFK) aber sehr wohl“, bestätigt Prof. Maik Gude, leitender Wissenschaftler am ILK.

„Die Research & Technology ist eine Plattform, um Produkte vorzustellen, die kurz vor der Markteinführung stehen. Eingebettet in das internationale Umfeld der Hannover Messe, profitieren die Aussteller der Research & Technology von der direkten Nähe zu den Industriekunden“, sagt Marc Siemering, Geschäftsbereichsleiter Deutsche Messe AG.

Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit sind seit Jahren Leitthemen für Gesellschaft und Wirtschaft. Vor diesem Hintergrund gewinnen biobasierte und regional verfügbare Polymerwerkstoffe immer mehr an Bedeutung, denn der Einsatz dieser Materialien verläuft sehr dynamisch. Zwei Trends sind aktuell zu beobachten: Biopolymere werden aus Naturstoffen gewonnen und chemisch veredelt, so wie bei Polyactid (PLA), Polyhydroxybutyrat (PHB) oder auch Kunststoffen auf Basis von Cellulose wie Celluloseacetat (CA). Dabei bleibt die natürlich gebildete Molekülstruktur weitgehend erhalten. Andererseits kommen biobasierte Monomere zunehmend als niedermolekulare Bausteine für die Synthese etablierter Kunststoffe wie Polyester (PET) oder Polyamid (PA) zum Einsatz. Auch bei den Verstärkungsmaterialien sind zwei Möglichkeiten erkennbar. Etabliert ist die Kurz-, Lang- und Textilverstärkung mit natürlichen Fasern wie Hanf oder Flachs. Darüber hinaus werden sogenannte Regeneratfasern aus natürlichen Rohstoffen durch chemische Prozesse gewonnen. Beispiele hierfür sind Viskose oder Cordenka. „Besondere Chancen ergeben sich durch die Kombination von biobasierten Polymeren und Naturfasern in einem Werkstoffsystem“, erklärt Robert Kupfer, Experte für derartige Lösungen am ILK an der TU Dresden.

Im Bereich der Faserverbundwerkstoffe, die auf petrochemischer Basis (insbesondere Erdöl) hergestellt werden, holen endlosfaserverstärkte Thermoplaste in Form sogenannter Organobleche zunehmend auf. Ihr Einsatzfeld liegt unter anderem im Fahrzeugbau. Allerdings ist die mögliche Komplexität bei der Formgebung eingeschränkt, weil die Werkstoffe nicht fließfähig sind, sondern umgeformt werden müssen. Daher kommt auch die Bezeichnung Organobleche.

Bestehen kurz- und textilverstärkte Werkstoffe jedoch aus den gleichen Basismaterialien, können sie gemeinsam in einem Verarbeitungsprozess zum Bauteil geformt werden. Damit werden die Vorteile beider Werkstoffkonfigurationen gezielt genutzt. „Dieser Ansatz für einen Werkstoffbaukasten – sozusagen aus der Natur – ist ein Schwerpunkt unserer aktuellen Arbeiten“, sagt Kupfer. I

Halle 2, Stand A 38