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.

Carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen stellen eine innovative Methode zur Verstärkung von Bauwerken dar. Bei ihrer Wiederverwertung gibt es aber noch viele offene Fragen. Ein Forschungsprojekt der Empa-Abteilung «Mechanical Systems Engineering» soll nun Antworten liefern. Dank Unterstützung einer Stiftung konnte das Projekt nun starten.

Der Baubereich ist für rund 60 Prozent des jährlichen Abfallaufkommens in der Schweiz verantwortlich. Die Bemühungen der Bauindustrie, die Abbruchmaterialien im Kreislauf zu führen, nehmen zwar stetig zu. Dennoch gibt es nach wie vor ausgedientes Material, das nicht weiterverwendet werden kann, da ein Recycling zu aufwändig und teuer wäre. Eines davon: carbonfaserverstärkte Kunststofflamellen, sogenannte CFK-Lamellen.

Damit Gebäude länger leben
Die vom ehemaligen Dübendorfer Empa-Direktor Urs Meier entwickelte Methode wird bereits seit 30 Jahren im Infrastrukturbau eingesetzt. Die CFK-Lamellen werden mittels Epoxy-Klebstoff an Brücken, Parkgaragen, Gebäudewänden und Decken aus Beton oder Mauerwerk angebracht. Dadurch können die Bauten 20 bis 30 Jahre länger genutzt werden. Die Methode wird weltweit immer häufiger eingesetzt, vor allem auch, weil damit die Erdbebensicherheit von Mauerwerksbauten massiv erhöht werden kann.

«Indem sie die Lebensdauer von Gebäuden und Infrastrukturbauten erheblich verlängern, leisten CFK-Lamellen einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Nachhaltigkeit im Bausektor. Es gilt nun allerdings auch, einen Weg zu finden, wie wir die CFK-Lamellen über die Lebensdauer dieser Bauten hinaus weiterverwenden können», erklärt Giovanni Terrasi, Leiter der Forschungsabteilung «Mechanical Systems Engineering» an der Empa. Aus diesem Grund möchte er eine Methode zur Wiederverwertung der CFK-Lamellen entwickeln. Eine Stiftung fand dieses Vorhaben überzeugend und hat deshalb einen grosszügigen Betrag für das Projekt gesprochen, das damit im Oktober starten konnte.

Sanfte Trennung
Der erste Schritt wird sein, ein mechanisches Verfahren zu entwickeln, mit dem die aufgeklebten CFK-Bänder vom Beton gelöst werden können – und zwar so, dass sie nicht beschädigt werden. Erste Versuche an der Empa stimmen zuversichtlich: Nach der Trennung der Lamellen vom Beton hatten diese immer noch eine Festigkeit von 95 Prozent – selbst wenn diese bereits an die 30 Jahre im Einsatz waren.

Danach soll aus dem Abbruch-CFK eine Armierung für vorgefertigte Bauteile hergestellt werden. Giovanni Terrasis Ziel: Tausende von Tonnen CFK, die in den nächsten zehn Jahren nach dem Abbruch alter Betonstrukturen auf dem Sondermüll landen würden, in CO₂-armen Betonelementen wiederverwenden. Als erstes Demonstrationsobjekt wollen die Forscher um Giovanni Terrasi – Zafeirios Triantafyllidis, Valentin Ott, Mateusz Wyrzykowski und Daniel Völki – am Ende des Projekts Bahnschwellen aus Recyclingbeton herstellen und mit Abbruch-CFK armieren und vorspannen; so würde das vermeintlichen Abfallmaterial eine neue Rolle in der Schweizer Infrastruktur spielen können

Sicomin supported the build of Dubai’s Museum of the Future and supplied its bio-based intumescent gelcoat as well as fire-retardant laminating resins for the production of over 200 double curved panels making up the interior of the Museum’s entrance lobby.

The Museum of the Future, a new addition to Dubai’s skyline by architects Killa Design, engineers Buro Happold and contractor BAM International, opened last week on 22nd February 2022 and features a large percentage of composite materials in the interior construction.

Advanced Fiberglass Industries (AFI) manufactured 230 double curved interior panels, a double-helix DNA structure staircase that scales the full seven levels of the museum and 228 GRP oval shaped light structures for the museums car parking area.

Adaptable mould technology from Danish company Adapa, was introduced by Advanced Fiberglass Industries, Dubai (AFI) to ensure that the interior panels could be delivered in line with the project schedule. As well as allowing each panel shape to be rapidly configured without the machining of traditional moulds, the adaptive mould technology massively reduced waste generated in the moulding process, contributing to the building’s low carbon LEED platinum credentials.

With a challenging structural and fire safety specification defined, Sicomin’s bio-based SGi128 intumescent gelcoat and SR1122 fire retardant laminating epoxy were chosen for the panels, an additional advantage being that in addition to high fire properties, SGi 128 is also formulated with over 30% carbon from renewable sources, reducing the final carbon footprint significantly.  

Sicomin worked alongside the panel manufacturer, providing technical support for the fire test panels and the initial Adapa moulding trials.