Aus der Branche

Die anstehende Verkehrswende ist eines der zentralen wirtschaftlichen und industriellen Themen unserer Zeit. Umweltschutz und ein möglichst nachhaltiger Umgang mit unserem Planeten und seinen endlichen Ressourcen sowie der Wunsch nach individueller Mobilität dürfen sich zukünftig nicht mehr gegenseitig ausstechen. Es gilt Lösungen zu finden, die beide Wünsche gleichberechtigt berücksichtigen.

In den letzten Jahren steht bei der Betrachtung möglicher Alternativer Antriebssysteme vor allem der Wechsel von klassischen Verbrennungsmotoren hin zur Elektro-Mobilität im Fokus. Auch wenn es zahlreiche weitere Optionen gibt, so ist diese das derzeit politisch und auch wirtschaftlich oftmals präferierte Modell, auf das die Automobilindustrie mit allen vor- und nachgelagerten Industriezweigen reagieren muss.

Auch für die Composites-Industrie ergeben sich neue Herausforderungen. Bislang ist der Transportbereich mit einem Anteil von 32 % das zweitwichtigste Anwendungssegment der Composites Industrie (vgl. Abb. 1). Betrachtet werden hier alle Lang- sowie Endlosfaserverstärkten Materialsysteme. Änderungen und neue Impulse in diesem so wichtigen Bereich haben, sowohl für die deutsche Industrie generell als auch für die Zulieferindustrie im Speziellen, einen fundamentalen Einfluss auf viele Akteure im Composites-Markt.

Bereits vielfach wurde in den letzten Monaten ein Abgesang auf die Composites im Automobilbereich angestimmt, da Leichtbau seinen Einfluss bei der E-Mobilität vermeintlich verloren habe. Dies muss sich, wenn man die reine Physik betrachtet, schon grundlegend als falsch herausstellen und wurde mittlerweile ja auch vielfach entkräftet. Darüber hinaus wird aber übersehen, dass Composites über ein enorm vielfältiges und breites Eigenschaftsniveau, auch über den Leichtbau hinaus aufweisen. Die Leichtbaumöglichkeiten sind nur ein Baustein der für den Einsatz von Composites, vor allem auch in der Elektromobilität spricht.

Wie genau Composites zukünftig eingesetzt werden können und wo sich die meisten Potenziale zeigen, dass war Thema einer Arbeitskreissitzung der AVK zum Thema "Werkstoffeigenschaften und -anforderungen für die E-Mobilität“. Mehr als 150 angemeldete Teilnehmer informierten sich am 24. März über den aktuellen Stand aus Forschung und Entwicklung sowie derzeitige und zukünftige Anwendungsszenarien.

Leitfähige Kunststoffe, Kunststoffe im Hochvoltbereich, aber auch direktgekühlte Motoren aus faserverstärkten Kunststoffen waren dabei ebenso Thema, wie neue Materialentwicklungen und konkrete Anwendungsfelder im PKW-Bereich.

Potenziale für den Einsatz von Kunststoffen und ganz speziell auch Composites zeigen sich beispielsweise im Bereich des Batteriegehäuses bzw. des Deckels der Batteriegehäuse.

Das Batteriegehäuse inklusive Deckel ist in einem Fahrzeug ein Teil der gesamten Fahrzeugstruktur. Das Gehäuse beherbergt die Zellen, die Kühlung, die Verkabelung und schützt vor Crash-/Crush- Schäden. Composites verfügen u. a. über eine gute Zug- und Biegefestigkeit und erhöhen die Steifigkeit. Darüber hinaus ist eine hohe Formstabilität und elektrische Isolation garantiert. Spontanversagen des Bauteils gibt es nicht. EV (electric vehicle)-Batterien haben in der Regel große Dimensionen und ein komplexes Design. Große Bauteile und komplexe Formen lassen sich mit Composites in einem Bauteil darstellen, mehrstufige Verarbeitungsprozesse entfallen. Dies sind nur einige der Vorteile, die durch den Einsatz von Composites entstehen können. Die Experten des AVK-Arbeitskreises waren sich einig: die Elektromobilität bietet vielfältige Chancen für Composites. Man muss als Industrie die sich bietenden Möglichkeiten gemeinsam angehen, um von den anstehenden Änderungen profitieren zu können. Darüber hinaus muss die Vorteilhaftigkeit der Materialien zukünftig noch besser nach außen und zu potenziellen Nutzern/Anwendern kommuniziert werden.

Deswegen wurde entschieden, die Arbeit gemeinsam fortzusetzen. Ein nächstes Treffen des Arbeitskreises „Werkstoffeigenschaften und -anforderungen für die E-Mobilität“ wird am 24.06.2021 stattfinden.
 

SGL Carbon reagiert mit konsequenten Gegenmaßnahmen auf die Krise und stößt umfangreiche Transformation an – stabiles EBIT vor Sondereinflüssen und deutlich positiver Free Cashflow im schwierigen Coronajahr 2020

• Konzernumsatz 2020 bei 919,4 Mio. € und damit um 15 % unter dem Vorjahresniveau
• Nettoergebnis wegen Wertminderung bei CFM und Restrukturierungsaufwendungen bei minus 132,2 Mio. € (Vorjahr: -90,0 Mio. €)
• EBIT vor Sondereinflüssen mit 50,2 Mio. € leicht über Vorjahr (48,4 Mio. €)
• Operatives EBIT vor Sondereinflüssen und Einmaleffekten mit 19,5 Mio. € leicht über den Erwartungen
• Free Cashflow mithilfe von strengen Investitions- und Ausgabenbegrenzungen sowie Einmaleffekten deutlich gesteigert um 91,0 Mio. € auf 73,7 Mio. €
• Nettofinanzschulden trotz Kaufpreiszahlung für Carbonfaserwerk in Moses Lake geringfügig reduziert auf 286,6 Mio. €
• Restrukturierungs- und Transformationsprogramm: bis 2023 jährlich wiederkehrende Einsparungen in Höhe von mehr als 100 Mio. € avisiert, davon bereits 40 Mio. € im Geschäftsjahr 2020 erzielt
• Prognose für 2021: Umsatzerlöse zwischen 920 und 970 Mio. €, bereinigtes EBITDA bei 100 bis 120 Mio. € (2020: 92,8 Mio. €)

Die Corona-Pandemie hatte im Geschäftsjahr 2020 einen wesentlichen Einfluss auf die Geschäftsentwicklung der SGL Carbon. Auch wenn die Produktion bei der SGL Carbon dank effektiver Hygiene- und Schutzmaßnahmen zu keinem Zeitpunkt heruntergefahren werden musste, war das Unternehmen mit einer deutlich reduzierten Nachfrage konfrontiert. Während für das Berichtssegment Composites – Fibers & Materials (CFM) eine Nachfrageerholung zum Jahresende festzustellen war, hat sich die Nachfrage im Berichtssegment Graphite Materials & Systems (GMS) bis zum Jahresende nur wenig belebt. Der Konzernumsatz lag 2020 bei 919,4 Mio. € und damit um 15 % unter dem Vorjahresniveau (2019: 1.086,7 Mio. €). Wegen einer Wertminderung bei CFM sowie durch Restrukturierungsaufwendungen betrug zudem das Nettoergebnis minus 132,2 Mio. € nach minus 90,0 Mio. € im Vorjahr.

Prognose: Entwicklung des Konzerns

Nach dem starken wirtschaftlichen Einbruch im Jahr 2020 gehen wir davon aus, dass das Geschäftsjahr 2021 von einer moderaten Erholung geprägt sein wird. Die Umsatzerlöse sollten über dem Vorjahresniveau (2020: 919,4 Mio. €) in der Spanne zwischen 920 und 970 Mio. € liegen. Für das bereinigte EBITDA erwarten wir eine Verbesserung auf 100 bis 120 Mio. € (2020: 92,8 Mio. €). Hier werden sich insbesondere Einsparungen aus den eingeleiteten Restrukturierungsmaßnahmen positiv widerspiegeln. Nach einem Konzern-Jahresfehlbetrag der fortgeführten Aktivitäten von 132,9 Mio. € im Geschäftsjahr 2020, der primär auf Wertminderungen bei CFM und die Restrukturierungsaufwendungen zurückzuführen ist, dürfte sich das Nettoergebnis (fortgeführte Aktivitäten) im Jahr 2021 deutlich verbessern und im Bereich zwischen minus 20 Mio. € und einem ausgeglichenen Ergebnis liegen.

• Next Jec World Will Take Place From March 8 To 10, 2022

The continued impact of the Covid-19 pandemic unfolding throughout 2021 has forced the JEC World team to reexamine the possibility of holding the next edition of JEC World this year. Thus, after thorough consultation of clients and partners, the JEC World team has decided to postpone the next edition of JEC World to March 8 to 10, 2022.

Amidst growing concern among our exhibitors and partners surrounding the critical situation of the Covid 19 restrictive measures and other limitations in place in many countries, the JEC World team has decided to work on a new timeline to hold the next edition of the event in the best conditions in 2022. Thus, JEC World exhibitors were asked to respond to a survey offering two new dates to determine which one would suit them the most. It appeared that 89% of respondents favored holding the next JEC World session from March 8 to 10, 2022.

“The coronavirus pandemic situation has taken the central stage, so in light of the current situation, it would not be possible for us to satisfy our customers’ requirements for such an international trade fair as JEC World in June. We truly regret having to make this difficult decision once again. However, we are all committed, starting today, to deliver the best JEC World experience to our clients in 2022.” says Eric Pierrejean, CEO of JEC Group. “While waiting for welcoming the international composites community back to Paris in March 2022, JEC Group team is preparing various online Rendez-Vous in June enabling the entire composites community to discover trends and innovations, and to connect″, he added.

The leading composites event will take place from March 8 to 10, 2022, at Paris Nord Villepinte (same venue) and online for a new augmented experience.

As the leading trade show of the composites industry, JEC World will bring together the whole composites materials value chain and professionals from application sectors, experts from the scientific and academic world, associations, and media from more than 112 countries, introducing in 2022 its audience its new digital platform, JEC World Augmented.

“JEC World 2022 and the augmented platform  will bring the international composites community and specialists together to resume business, network, hold business meetings. They will also have the chance to participate in conferences, workshops, and discover the latest composites innovations,” says Adeline Larroque, Show director and EMEA events.

Mit seiner kürzlich in Betrieb genommenen Hochtemperatur-Unidirektional-Tape-Linie eröffnet der japanische Composites-Hersteller MaruHachi neue Möglichkeiten für High-End-Anwendungen in anspruchsvollen Marktsegmenten wie Luft- und Raumfahrt oder im Automobilbau und erweitert damit das Spektrum herkömmlicher, auf PP- und PA- basierender Materialien.

In einer ersten Phase wird MaruHachi bis zu 40 Tonnen/Jahr produzieren und konzentriert sich speziell auf hochtemperaturbeständige thermoplastische unidirektionale (UD) Tapes sowie mehrschichtige Plattenlaminate. Das Material basiert auf Hochleistungsfasern wie Kohlenstoff, Aramid, Glas oder Naturfasern und einer Matrix, die aus Hochleistungspolymeren wie PPS, PEEK oder anderen Hochtemperaturpolymeren bestehen kann.  Diese sind wesentlich schlagzäher als Epoxidharze und einfach zu recyceln. Mit einer Breite von 500 mm, einem spezifischen Gewicht von 60 bis 350 g/m2, je nach gewähltem Material, kann die Anlage bis zu Temperaturen von 420 Grad Celsius arbeiten. Das Herstellen unter diesen extrem hohen Temperaturen führt zu besseren Materialeigenschaften in der Endanwendung wie gesteigerte Leistungsfähigkeit, erhöhte Widerstandsfähigkeit und integrierte Hochleistungsfunktionalitäten wie sie z.B. durch das sogenannte Umspritzen erreicht werden.

Seit 2017 ist die MaruHachi Group auf dem europäischen Markt in Kooperation mit Dr. Michael Effing, Geschäftsführer der AMAC GmbH in Aachen, aktiv, der das Unternehmen strategisch berät und unterstützt. Die etablierte, familiengeführte MaruHachi Group hat eine starke Historie in den Bereichen Automobil- und Medizintextilien und ist seit mehr als 15 Jahren im Bereich innovative Verbundwerkstoffe aktiv.

Toshi Sugahara, Geschäftsführer von MaruHachi: "Wir arbeiten bereits seit vielen Jahren mit in- und ausländischen Partnern an nachfragestarken Anwendungen zusammen. Daher hat sich MaruHachi nun dazu entschlossen, in Phase 1 über 1 Mio. EUR in diese neue Anlage zu investieren, wobei ein Teil der Finanzierung von der japanischen Regierung NEDO stammt. Neue Entwicklungen in Phase 2 werden bis Ende 2021 an den nachgelagerten Technologien wie dem automatisierten Preforming und der Konsolidierung vorgenommen. Mit unseren neuen Produkten wollen wir zu einer deutlichen Gewichtsreduzierung der Endprodukte beitragen, die Energieeffizienz verbessern und gleichzeitig eine kosteneffiziente und hochwertige Lösung anbieten."

Dr. Effing, Geschäftsführer der AMAC GmbH bestätigt: "Die Fokussierung auf die Nische der Hochtemperaturprodukte auf Basis von PPS und PEEK ermöglicht es MaruHachi, sehr anspruchsvolle High-End-Anwendungen wie Strukturelemente in Raum- und Flugzeugen, Flugzeugsitze oder Triebwerkskomponenten etc. anbieten zu können. Die Tapes sind vollständig recycelbar und können beispielsweise in hoher Geschwindigkeit bis zu 0.5 Metern pro Sekunde mit laserbasierten Tape-Placement-Maschinen und Robotern verarbeitet werden."

Hexcel and Safran Expand Scope of Existing Contract for Advanced Composite Materials on Commercial Aerospace Programs

Hexcel Corporation (NYSE: HXL) announced today that the scope of its long-term supplier contract with Safran S.A. has been expanded to include advanced composite materials for a broader range of commercial aerospace applications.

For more than three decades, Hexcel has been a trusted, leading supplier of high-performance, advanced composites such as carbon fiber, adhesives, prepregs, dry fabrics, and honeycomb core to Safran programs. Since 2013, Hexcel HexTow® IM7 carbon fiber has been supplied for the LEAP*-1A, -1B and -1C engine programs. That contract now has been amended to include HexTow IM7 for the GE9X engine that powers the Boeing 777X.The contract also includes Hexcel core, adhesives, prepregs, and fabrics for additional applications on engine nacelles and aircraft interiors.

“It was time to include Safran Cabin, Safran Seats and Safran Aerosystems within our global long-term agreement,” said Thierry Viguier, Vice President, Safran Materials Purchasing. “Hexcel has shown again, during this difficult period of time, that they are a strong and reliable long-term partner.”

“This contract expansion is the result of a successful, collaborative relationship between Safran and Hexcel that started more than 35 years ago to serve the aerospace industry,” said Thierry Merlot, President Aerospace Europe, Asia Pacific, Middle East, Africa & Industrial. “This agreement will further strengthen the long-term partnership between our companies and reinforces our strategic position within Safran’s First Circle suppliers.”

In Leinengeweben, in Seilen, als Dämmmaterial: Flachs begleitet die Menschen seit Jahrtausenden. Bis heute. Mit Webbändern aus Flachs macht vombaur die funktionalen und ökologischen Vorteile der Naturfaser für den Leichtbau nutzbar.

Leicht und fest
Flachsfasern sind besonders steif und reißfest. Textilien aus dem Naturmaterial verleihen naturfaserverstärktem Kunststoff (NFK) deshalb besondere Stabilität. Außerdem weist Flachs eine geringe Dichte auf. Die Bauteile verbinden dadurch hohe Steifigkeit und Festigkeit mit geringem Gewicht. Weiteres funktionales Plus: Naturfaserverstärkte Kunststoffe neigen weniger zum Splittern als glasfaserverstärkte Kunststoffe.

Nachhaltiger Werkstoff
Beim Anbau von Flachs wird CO2 gebunden und bei der Produktion von NFK fallen gegenüber konventionellen faserverstärkten Kunststoffen 33 Prozent weniger CO2-Emissionen an. Der Energieverbrauch ist um 40 Prozent niedriger. Das senkt die Produktionskosten und verbessert die CO2-Bilanz des Werkstoffs. Gewichtige Argumente für Naturfaser-Bänder – wie das Flachsband von vombaur – in Leichtbau-Anwendungen.

Circular Economy
Das geht auch im Leichtbau. Die Zahl der Recyclingzyklen ohne Qualitätsverlust liegt bei naturfaser-verstärkten Kunststoffen höher als bei glas- oder carbonfaserverstärkten Kunststoffen: Die thermoplastische Matrix des Composites lässt sich nach einem Lebenszyklus des Produkts aufschmelzen und wiederverwerten. Die Naturfasern können in anderen Produkten – Spritzgussprodukten zum Beispiel – „weiterleben“.

Vielfältige Anwendungen
„Zur Verstärkung von Hightech-Ski dienen Compostites aus unseren Flachsbändern ebenso wie zur Extrusion moderner Fensterprofile – die Einsatzmöglichkeiten sind zahllos“, erklärt Tomislav Josipovic, Sales Manager von vombaur. „Als Entwicklungspartner unterstützen wir mit unseren Composite Textiles unter anderem Anwendungen für Automotive, Windenergie, Bau- oder Sport-Industrie und viele weitere Branchen.“

Zusammenarbeit und Unternehmensentwicklung mit AMAC
Zum 1. November 2020 gibt AMAC die Zusammenarbeit mit dem Unternehmen FibreCoat bekannt. Gemeinsam gehen beide die Markteinführung ihrer Produkte an sowie die globale Geschäftsentwicklung. FibreCoat ist ein junges, preisgekröntes Start-up und Spin-off der RWTH Aachen, das multifilamentbeschichtete Garne, Gewebe und Verbundwerkstoffe auf der Basis von Glas- oder Basaltfasern entwickelt.

Dr. Michael Effing, Geschäftsführer der AMAC GmbH: "FibreCoat ist ein vielversprechender Newcomer im Bereich elektromagnetische Abschirmungsanwendungen und Composites. Ihre Innovationen sind sehr kosteneffizient gerade für neue Technologien wie E-Mobilität oder Telekommunikation. Ich freue mich sehr, das Unternehmen mit Schlüsselakteuren der Branche bekannt zu machen und sie in ihrer Wachstumsstrategie zu begleiten".

Produkteinführung
FibreCoat entwickelt metallbeschichtete Fasern wie Zwei-Komponenten-Multifilamentgarne mit Basaltkern und Aluminiumbeschichtung, die für eine EMIAbschirmung und Kühlkörper in Batteriegehäusen verwendet werden sowie als elektrische Ableiter in Filtern, zur Verstärkung von Aluminiumgussteilen oder in leitfähigen Garne in smarten Textilien.

FibreCoat bringt das neue Produkt ALUCOAT™ auf den Markt: es handelt sich um eine aluminiumbeschichtete Glas- oder Basaltfaser, die sich als elektromagnetisches Abschirmmaterial in Automobilanwendungen wie Radar, Antennen oder für autonomes Fahren eignet sowie für Mobiltelefone und Anwendungen in Gebäuden. Aufgrund ihrer außerordentlichen Wärmeleitfähigkeit und besseren Wärmeübertragung verglichen mit traditionellem Verbundmaterial kann sie für die Herstellung von Autobatterieschalen oder für industrielle Anwendungen wie Feinstaubluftfilter verwendet werden.

Ab dem 1. Januar 2021 ist ALUCOAT™ als Garn, Gewebe oder Vliesstoff mit einer breiten Palette möglicher Titer und Flächengewichte auf dem Markt erhältlich. ALUCOAT ™ bietet eine elektrische Leitfähigkeit von 100 Ωm und eine Arbeitstemperatur von mindestens 400 °C. Darüber hinaus kann es für die Abschirmung von niedrigen bis hohen Frequenzen mit einer Wirksamkeit von 80 bis 120 dB eingesetzt werden.

• Carbonfasern im Verbund mit Spritzguss ersetzen herkömmliche Stahlbauweise
• SGL Carbon liefert innovative Carbonfaserprofile
• Serienmäßiger Einsatz in einem zukünftigen Volumenmodell der BMW Group
• Bauweise bietet großes Potential für den Einsatz in weiteren Automobilprojekten

Bereits im August hat die SGL Carbon einen mehrjährigen Auftrag von der Koller Kunststofftechnik GmbH zur Herstellung neuartiger Carbonfaserprofile für den serienmäßigen Einsatz als Windlauf eines zukünftigen Volumenmodells der BMW Group erhalten.

Es handelt sich bei den Profilen um besonders flexible, mit thermoplastischem Kunststoff vorimprägnierte Faserstränge in verschiedenen Abmessungen. Sie werden von der SGL Carbon auf Basis der eigenen 50k-Carbonfaser am Standort im Innkreis in Österreich gefertigt und anschließend von den Spritzgussexperten bei Koller zu einem skelettartigen Kunststoffbauteil weiterverarbeitet. Die Verbundbauweise wird die bisherige Windlauf-Komponente aus Stahl ersetzen. Die Produktion der Carbonfaserprofile startet noch im Jahr 2020 und wird dann über die nächsten Jahre bis zum Verkaufsstart des BMW Group-Modells schrittweise hochgefahren.

Der Windlauf fungiert im Fahrzeug oberhalb der Windschutzscheibe als Verbindungselement zwischen den Dachrahmen und hat somit eine wichtige stabilisierende Funktion. Die Carbonfaserprofile sorgen für die geforderte Steifigkeit und Crashsicherheit des Bauteils. Gleichzeitig helfen sie das Gewicht im Dach signifikant zu reduzieren und unterstützen damit auch die Fahrdynamik. Das Spritzgussverfahren ermöglicht zusätzlich besonders komplexe und materialeffiziente Strukturen. Im BMW Group-Modell wird dieses neuartige Bauteilkonzept für eine Gewichtseinsparung von 40 Prozent im Vergleich zur herkömmlichen Stahlbauweise sorgen und wichtige Freiräume für Kabelkanäle und Sensoren schaffen.

Auch die Herstellung der Carbonfaserprofile selbst ist in besonderer Weise auf Material- und Prozesseffizienz in Großserienherstellung ausgerichtet. Sie bestehen aus mehreren kleineren Fasersträngen, den sogenannten Rods, und werden im modernen Endlosverfahren der Pultrusion gefertigt. Bei der Produkt- und Prozessentwicklung wurde drauf geachtet, dass ein Materialverlust bei der Herstellung nahezu komplett vermieden wird.

„An der Entwicklung von thermoplastischen Carbonfaserprofilen zum Einsatz im Spritzguss arbeiten wir bei der SGL Carbon schon länger. Diese Aufbauarbeit beginnt sich nun auszuzahlen. Aufgrund der vielen Vorteile und der wettbewerbsfähigen Kosten sehen wir für die Technologie noch viel Potential zum Einsatz in weiteren Automobilprojekten.“ erklärt Sebastian Grasser, Leiter des Automotive-Segments im Geschäftsbereich Composites – Fibers & Materials der SGL Carbon.

„Innovativer Leichtbau in Hybridbauweise hat sich zu einem strategisch schlüssigen Konzept für die OEM-Kunden der Kollergruppe entwickelt“, bestätigt Max Koller, CEO der Kollergruppe. „Die hohe Materialkompetenz der SGL Carbon, kombiniert mit dem Prozess-Knowhow der KOLLER-Kunststofftechnik und des KOLLER-Formenbaus, schaffen die Basis für eine vielversprechende Zukunft in innovativen Leichtbautechnologien. Durch diesen Auftrag hat die BMW Group das Vertrauen in die erfolgreiche Zusammenarbeit von SGL und Koller bekräftigt; das freut uns besonders“, so Max Koller.
 
Die Koller-Gruppe ist ein global agierendes Technologieunternehmen mit Werken in Europa und China, sowie NAFTA. Die Kollergruppe entwickelt und fertigt im Segment Leichtbau, Werkzeuge und Serienbauteile, überwiegend für die Automobilindustrie.

Aachen - Warden Schijve, ehemals Chief Scientist Composites bei SABIC, ist seit Oktober Teil des AZL-Engineering-Teams und baut als Design Leader den Bereich für Produkt- und Anwendungsentwicklung des Dienstleisters für Business Development und Technologieentwicklung im Leichtbau weiter aus.

Die AZL Aachen GmbH unterstützt Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette bei der Umsetzung wettbewerbsfähiger Leichtbautechnologien. „Wir entwickeln für Unternehmen Komponenten- und Produktionskonzepte inklusive der Analyse von Kosten und produktionsrelevanten KPIs. Mit unserer material- und produktionstechnologischen Breite spannen wir den Lösungsraum zur Entwicklung und Bewertung von Produkten ganzheitlich auf und identifizieren die bestgeeigneten Pfade zur Umsetzung. Warden Schijve wird mit seiner langjährigen Erfahrung unsere Partner bei der effizienten Entwicklung, Bewertung und Umsetzung von Komponenten- und Produktionslösungen bis zur Marktreife unterstützen,“ sagt Dr. Kai Fischer, geschäftsführender Gesellschafter der AZL Aachen GmbH.

Aus seiner 35-jährigen Tätigkeit in der Composite-Industrie bei Fokker, DSM und SABIC bringt Warden Schijve ein breites und tiefes Fachwissen in den Bereichen Strukturdesign, Kunststoff- und Verbundwerkstoffe sowie Verarbeitungstechnologien mit.

Warden Schijve: „In meiner beruflichen Laufbahn habe ich immer wieder festgestellt, dass es sich lohnt, verschiedene Designkonzepte mit unterschiedlichen Materialien oder Materialkombinationen zu evaluieren. Nur so lassen sich wettbewerbsfähige Leichtbauanwendungen entwickeln. Man kann sich in späteren Phasen der Komponentenentwicklung viel Aufwand ersparen, wenn man von Anfang an verschiedene Herstellungstechnologien berücksichtigt. Und das ist, was mich am AZL und seinem Ökosystem fasziniert: das verfügbare Wissen über eine große Vielfalt an Prozess- und Produktionstechnologien, einschließlich modernster Ausrüstung, sowohl im AZL-Tech-Center als auch in den verschiedenen Instituten, die auf dem gesamten RWTH Aachen Campus vertreten sind.“

Dr. Michael Emonts, geschäftsführender Gesellschafter des AZL: „Wir freuen uns, dass uns Warden Schijve als altbekanntes Gesicht aus der AZL-Community dabei bereichern wird, Leichtbauanwendungen, Produktionssysteme und -prozesse zu entwickeln, Märkte und Anwendungen zu analysieren, um wettbewerbsfähige Technologieoptimierungen zu identifizieren und unsere Kunden bei der industriellen Implementierung der entwickelten Technologien zu begleiten.“

Warden Schijve wird auch die Projektleitung für eine Konzeptstudie für zukünftige Batteriegehäuse auf Basis Composite-basierter Multimaterialsysteme übernehmen. Das AZL startete das Projekt im Oktober zusammen mit 30 beteiligten Firmen aus der gesamten Wertschöpfungskette, um einen Überblick über bestehende Komponentenlösungen zu erhalten, die Vorteile eines Multimaterial-Ansatzes zu bewerten und ein Multimaterialkomponenten-Design einschließlich Produktionskonzepten für Batteriegehäuse zu entwickeln.

• Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

Carbonfasern, auch als Kohlenstofffasern oder verkürzt als Kohlefasern bekannt, bestehen fast vollständig aus reinem Kohlenstoff. Sehr energieaufwändig wird er bei 1.300 Grad Celsius aus dem Kunststoff Polyacrylnitril gewonnen. Die Vorteile der Carbonfasern: Sie haben kaum Eigengewicht, sind enorm bruchfest und stabil. Solche Eigenschaften benötigt man z.B. am Batteriekasten von E-Mobilen oder in Strukturbauteilen der Karosserie. So arbeitet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) aktuell gemeinsam mit Industriepartnern daran, statisch-mechanische Stärken der Carbonfasern mit Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung zu verknüpfen, um die Gehäuse von E-Motoren im Auto zu verbessern. Angedacht ist in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Entwicklung sogenannter Hybridvliesstoffe, die neben der Carbonfaser als Verstärkung weitere Faserstoffe enthalten. „Wir wollen, die Vorteile unterschiedlicher Faserstoffe verbinden und so ein optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Produkt entwickeln“, erläutert Marcel Hofmann, STFI-Abteilungsleiter Textiler Leichtbau.

Damit würden die Chemnitzer Forschenden bisherige Vliesstoff-Lösungen ergänzen. Sie blicken auf eine 15-jährige Geschichte in der Arbeit mit recycelten Carbonfasern zurück. Der globale Jahresbedarf der hochwertigen Fasern hat sich im vergangenen Jahrzehnt fast vervierfacht, laut Angaben der Industrievereinigung AVK auf zuletzt rd. 142.000 t. „Die steigende Nachfrage hat das Recycling immer stärker in den Fokus gerückt“, betont Hofmann. Carbonfaserabfälle sind ihm zufolge für etwa ein Zehntel bis ein Fünftel des Preises von Primärfasern erhältlich, müssen aber noch aufbereitet werden. Dreh- und Angelpunkt für den Forschungserfolg der recycelten Fasern sind konkurrenzfähige Anwendungen. Die hat das STFI nicht nur am Auto, sondern auch im Sport-Freizeitsektor sowie in der Medizintechnik gefunden, so in Komponenten für Computertomographen. "Während Metalle oder Glasfasern als potenzielle Konkurrenzprodukte Schatten werfen, stört Carbon die Bilddarstellung nicht und kann seine Vorteile voll ausspielen“, erläutert Hofmann.

Papier-Knowhow nutzen
Können recycelte Carbonfasern nochmals den Produktkreislauf durchlaufen, verbessert das ihre CO2-Bilanz deutlich. Zugleich gilt: Je kürzer die Carbonfasern, desto unattraktiver sind sie für die weitere Verwertung. Vor diesem Hintergrund entwickelten das Forschungsinstitut Cetex und die Papiertechnische Stiftung (PTS), beide Mitglieder der Zuse-Gemeinschaft, im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein neues Verfahren, das bislang wenig geeignet erscheinende Recycling-Carbonfasern ein zweites Produktleben gibt. „Während klassische Textilverfahren die ohnehin sehr spröden Recycling-Carbonfasern in Faserlängen von mind. 80 mm trocken verarbeiten, beschäftigten wir uns mit einem Verfahren aus der Papierindustrie, welches die Materialien nass verarbeitet. Am Ende des Prozesses erhielten wir, stark vereinfacht gesprochen, eine flächige Matte aus recycelten Carbonfasern und Kunststofffasern“, erläutert Cetex-Projektingenieur Johannes Tietze das Verfahren, mit dem auch 40 mm kurze Carbonfasern zu attraktiven Zwischenprodukten recycelt werden können. Das danach in einem Heißpressprozess entstandene Erzeugnis dient als Grundmaterial für hochbelastbare Strukturbauteile. Zusätzlich wurden die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge durch die Kombination mit endlosfaserverstärkten Tapes verbessert. Das Recyclingprodukt soll, so die Erwartung der Forschenden, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Konkurrenz machen, z.B. bei Anwendungen im Schienen- und Fahrzeugbau. Die Ergebnisse fließen nun in weiterführende Forschung und Entwicklung im Kooperationsnetzwerk Ressourcetex ein, einem geförderten Verbund von 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft.

Erfolgreiche Umsetzung in der Autoindustrie
Industriereife Lösungen für die Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen werden im Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) entwickelt. Mehrere dieser Entwicklungen wurden mit Partnern beim Unternehmen SGL Composites in Wackersdorf industriell umgesetzt. Die Aufbereitung der so genannten trockenen Abfälle, hauptsächlich aus Verschnittresten, erfolgt nach einem eigenen Verfahren. „Dabei führen wir die geöffneten Fasern verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zu“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin im TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Neben den Entwicklungen für den Einsatz z.B. im BMW i3 in Dach oder Hintersitzschale wurden im TITK spezielle Vliesstoffe und Verfahren für die Herstellung von Sheet Molding Compounds (SMC) etabliert, das sind duroplastische Werkstoffe, die aus Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern bestehen und zum Pressen von Faser-Kunststoff-Verbunden verwendet werden. Eingang fand dies z.B. in einem Bauteil für die C-Säule des 7er BMW. „In seinen Projekten setzt das TITK vor allem auf die Entwicklung leistungsfähigerer Prozesse und kombinierter Verfahren, um den Carbonfaser-Recyclingmaterialien auch von den Kosten her bessere Chancen in Leichtbauanwendungen einzuräumen“, betont Lützkendorf. So liege der Fokus gegenwärtig auf dem Einsatz von CF-Recyclingfasern in thermoplastischen Prozessen zur Platten- und Profilextrusion. „Ziel ist es, die Kombination von Kurz- und Endlosfaserverstärkung in einem einzigen, leistungsfähigen Prozess-Schritt zu realisieren.“