Aus der Branche

Auf der diesjährigen JEC World zeigt das STFI Highlights aus dem Carbonfaserrecycling sowie einen neuen Ansatz von hanfbasierten Bastfasern, die als Bewehrung im Leichtbau vielversprechende Eigenschaften mitbringen.

Grünes Snowboard
Auf der JEC World in Paris vom 5. bis 7. März 2024 zeigt das STFI ein Snowboard der Firma silbaerg GmbH mit patentiertem anisotropen Kopplungseffekt aus Hanf und recycelten Carbonfasern mit biobasiertem Epoxidharz. An der Entwicklung des Boards waren neben silbaerg und STFI auch die Partner Circular Saxony - das Innovationscluster für die Kreislaufwirtschaft sowie FUSE Composite und die bto-epoxy GmbH beteiligt. Das grüne Snowboard wurde mit JEC Innovation Award 2024 in der Kategorie „Sport, Freizeit und Erholung“ ausgezeichnet.

VliesComp
Rezyklate in verschiedenen Leichtbaulösungen wieder in den Markt zu bringen, ist das Ziel der im Projekt VliesComp vereinigten Industriepartner Tenowo GmbH (Hof), Siemens AG (Erlangen), Invent GmbH (Braunschweig) und STFI. Beispielhaft wurden dabei unter anderem die Anwendungsfelder „Innovative E-Maschinenkonzepte für die Energiewende“ und „Innovative E-Maschinenkonzepte für die E-Mobilität“ betrachtet. Gezeigt wird auf der JEC World in Paris ein Leichtbaulagerschild für E-Motoren, das auf Basis von Hybridvliesstoffen – einer Mischung aus thermoplastischer Faserkomponenten und recycelter Verstärkungsfasern – sowie auch Vliesstoffen mit 100 % recycelten Verstärkungsfasern hergestellt wurde. Das Lagerschild wurde schlussendlich mit einem Rezyklatanteil von 100 % gefertigt. Die Untersuchungen ergaben, dass im Vergleich zur Variante aus Primärkohlenstofffasern im RTM-Verfahren eine Reduzierung des CO₂-Äquivalents um 14 % bei gleicher Leistung möglich ist. Die Berechnung zur Verwendung des Prepreg-Verfahrens unter Nutzung eines Bioharzsystems zeigt ein Potenzial zur Reduzierung des CO₂-Äquivalents um fast 70 %.

Bastfaserbewehrung
Zur Stabilitätserhöhung im Pflanzenstängel bilden sich im Rindenbereich Bastfasern aus, die den Stengel stützen, aber im Gegensatz zum starren Holz sehr flexibel aufgebaut sind und es ermöglichen, dass schlanke, hohe Pflanzen sich im Wind bewegen können, ohne zu brechen. Ein neues Verfahren gewinnt die Bastrinde des Hanfes durch Schälen. Die daraus erzielten Kennwerte, wie Zug-E-Modul, Bruchkraft und Dehnung, sind vielversprechend im Vergleich mit den am Markt verfügbaren Endlosrovingen aus Flachs. Das Material könnte als Bewehrung im Leichtbau seine Anwendung finden. Das STFI stellt zur JEC World Bewehrungsstäbe aus, die im Pultrusionsverfahren auf Basis biobasierter Bewehrungsfasern aus Hanfbast für mineralische Matrices, zu einem Gewirke verarbeitet wurden.

Ziel des Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE ist es, die Wertschöpfungskette Kunststoff zirkulär zu gestalten. Sechs Fraunhofer-Institute erforschen am Beispiel Kunststoff, wie der Wandel von einer linearen zur einer zirkulären Kunststoffwirtschaft gelingen kann. Auf der ACHEMA in Frankfurt, der internationalen Messe für die Prozessindustrie, stellt das Fraunhofer CCPE vom 22. bis zum 26. August zwei technische Produktinnovationen und ein Bewertungstool für Unternehmen der Circular Economy vor.

Seit 2018 erforschen die sechs Fraunhofer-Institute — IAP, ICT, IML, LBF, IVV und UMSICHT – wie eine nachhaltige Transformation einer gesamten Wertschöpfungskette unter Prinzipien der Circular Economy erfolgen kann. Durch einen Multi-Stakeholder-Ansatz können FuE-Kompetenzen gebündelt werden, um Produkte zirkulär zu gestalten, passende Geschäftsmodelle zu entwickeln und End-of-Life Verluste bei Kunststoffabfällen zu reduzieren. Auf der ACHEMA werden die folgenden Projekte ausgestellt:

• Faserverstärktes Monomaterialkomposit aus PLA
  Biobasierte Kunststoffe werden zunehmend für technisch anspruchsvolle Einsatzbereiche z.B. in der Automobil- und Textilindustrie nachgefragt. Zwei zentrale Anforderungen sind dabei ihre Stabilität und ihre Recyclingfähigkeit. Forschende der Fraunhofer-Institute IAP und ICT entwickelten innovative PLA-basierte Monomaterial-Komposite (Organobleche), die technische Applikationen adressieren und insbesondere mit Hinblick auf die Rezyklisierbarkeit einen Beitrag zur Umsetzung der Sustainable Development Goals der UN leisten können.
• Optisch und mechanisch verbesserte Folienrezyklate
  Bei der Herstellung von Folien zählt neben den mechanischen Eigenschaften besonders der visuelle Eindruck. Es dürfen keine Fehlstellen in Form von Stippen, Fischaugen oder Abrissen auftreten, die insbesondere bei Verwendung von Rezyklaten zu Problemen führen können. Die direkte Verwendung eines Folienregranulats führt jedoch häufig zu vielen Abrissen während der Folienherstellung, die zudem fatale Auswirkungen auf die mechanischen Materialeigenschaften haben. Durch die Zugabe einer geeigneten Additivformulierung konnte die Folienqualität nun signifikant verbessert werden.

Ist ein Produkt reif für die Circular Economy?
Weiterhin präsentieren die Forschenden nun auf der ACHEMA das webbasierte Tool CRL®, mit dem Unternehmen den Reifegrad von Produkten oder Produktsystemen im Hinblick auf die Circular Economy selbst bewerten können. Es prüft, inwieweit ein Produkt die Strategien der Kreislaufwirtschaft in den Bereichen Produktdesign, Produktdienstleistungssystem, End-of-Life-Management und Kreislaufwirtschaft bereits berücksichtigt und wo noch Verbesserungspotenzial besteht.

Zum dritten Mal veranstalteten die DITF Denkendorf, CC Baden-Württemberg (CC BW) – eine Abteilung des Carbon Composites e.V. - und die Allianz Faserbasierte Werkstoffe Baden-Württemberg (AFBW) am 20. und 21. Februar 2019 gemeinsam den Fachkongress Composite Recycling & LCA im Haus der Wirtschaft in Stuttgart.

Der Einsatz von Faserverbundmaterialien- und –Strukturen ist mehr denn je ein Wachstumsmarkt. Insbesondere die CFK-Branche weist eine jährliche Wachstumsrate von ca. 12% auf. Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) werden aufgrund ihres Leichtbaupotenzials in vielen Branchen und immer neuen Anwendungen eingesetzt. Mit ihrem zunehmenden Einsatz gewinnt neben Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit auch die Frage des Recyclings, der Entsorgung und vor allem auch das Live Cycle Assessment von Produkten immer mehr an Bedeutung. Über den weiteren Erfolg und serienmäßigen Einsatz von Faserverbund-Composites wird nicht zuletzt ihre wirtschaftliche Weiter- und Wiederverwendung und die Frage nach dem „end-of-life“ von Materialien und Produkten entscheiden. Dafür müssen gangbare und nachhaltige Wege beschritten werden.

Mit dem Fachkongress COMPOSITE RECYCLING & LCA am 20. und 21. Februar 2019 griffen die Branchennetzwerke AFBW und CC BW zusammen mit den DITF Denkendorf dieses Thema auf. Namhafte Referenten boten einen Einblick in neue Technologien, Verfahren, Anwendungen und Life Cycle Assessment Tools und deren Einsatz. Eingeleitet wurde die Veranstaltung mit einem Grußwort der Landesregierung durch Ministerialdirektor Michael Kleiner, einem Beitrag der Landesagentur Umwelttechnik BW durch Dr. Hannes Spieth und einer Keynote zum strategischen Ausblick über die Initiative Leichtbau des BMWi durch Werner Loscheider.

In den drei Themenblöcken - Anforderungen & Verfahren, Anwendungen & rezyklate Produkte, LCA Tools & Einsatz wurden neue, intelligente und nachhaltige Lösungen präsentiert. Betrachtet wurden u.a. neue Verfahren für die Trennung und die ganzheitliche Rückgewinnung von Faserund Matrixmaterialien, die Weiterverarbeitung zu einsetzbaren Halbzeugen in Form von Garnen und Vliesen, Anwendungsbeispiele und Potenziale für rCF und die Entsorgung von carbonfaserhaltigen Reststoffen.