Aus der Branche

Die nachhaltige, textile und leichtgewichtige Propylat-Technologie von Autoneum reduziert sowohl Innen- als auch Außengeräusche von Fahrzeugen. Propylat wurde ursprünglich von Borgers Automotive entwickelt. Das Unternehmen wurde im April 2023 von Autoneum übernommen. Die vielseitige Technologie zeichnet sich durch eine flexible Materialzusammensetzung aus Natur- und Synthetikfasern mit einem hohem Recyclinganteil aus und trägt dank der vollständigen vertikalen Integration zu einer deutlichen Abfallreduktion bei. Die komplett rezyklierbare Technologievariante Propylat PET ist Teil des Nachhaltigkeitslabels Autoneum Pure.

Die fortschreitende Elektrifizierung der Mobilität sowie steigende gesetzliche Anforderungen an die Leistung von Fahrzeugen in Bezug auf Nachhaltigkeit und Akustik stellen Automobilhersteller weltweit vor neue Herausforderungen. Mit Propylat bietet Autoneum nun eine weitere leichtgewichtige, faserbasierte und vielseitig einsetzbare Technologie an, deren schalldämmende und -absorbierende Eigenschaften sowie hohe Anteil an rezykliertem Material Kunden unterstützt, diese Herausforderungen zu meistern. Produkte auf Propylat-Basis tragen nicht nur zur Verringerung des Vorbeifahrgeräuschs und einem erhöhten Fahrerkomfort bei, sie sind auch bis zu 50% leichter als vergleichbare Kunststoffalternativen; dies führt zu einem geringeren Fahrzeuggewicht und entsprechend einem reduzierten Kraftstoff- und Energieverbrauch sowie zu weniger CO2-Emissionen.

Die Propylat-Technologie von Autoneum besteht aus einer Mischung von rezyklierten synthetischen und natürlichen Fasern – zu letzteren gehören unter anderem Baumwolle, Jute, Flachs oder Hanf –, die durch thermoplastische Bindefasern ohne Zusatz weiterer chemischer Bindemittel verfestigt werden. Dank der flexiblen Faserzusammensetzung sowie der variablen Dichte und Dicke des porösen Materials können die Eigenschaften der jeweiligen Propylat-Variante, zum Beispiel in Bezug auf die akustische Leistung, auf individuelle Kundenbedürfnisse zugeschnitten werden. Dies ermöglicht einen vielseitigen Einsatz der Technologie in verschiedenen Innen- und Außenkomponenten wie Radhaus- und Kofferraumverkleidungen, Unterbodensystemen und Teppichen. So reduzieren beispielsweise Radhausverkleidungen auf Propylat-Basis die Abrollgeräusche sowohl im Innen- als auch im Außenbereich des Fahrzeugs erheblich und bieten darüber hinaus optimalen Schutz vor Steinschlag und Spritzwasser.

Bezüglich Nachhaltigkeit enthält Propylat stets einen hohen Anteil an rezyklierten Fasern – in einigen Varianten bis zu 100% – und kann abfallfrei produziert werden. Dank der vollständigen vertikalen Integration von Propylat und der umfassenden Expertise von Autoneum in Bezug auf Recycling-Prozesse trägt die Technologie zudem zu einer weiteren deutlichen Reduzierung von Produktionsabfall bei. Darüber hinaus ist die Technologievariante Propylat PET, die zu 100% aus PET besteht, wovon bis zu 70% rezyklierte Fasern sind, am Ende der Produktlebensdauer voll-ständig rezyklierbar. Aus diesem Grund wurde die Variante Propylat PET für Autoneum Pure aus-gewählt – das Nachhaltigkeitslabel des Unternehmens für Technologien mit einer hervorragenden Umweltleistung während des gesamten Produktlebenszyklus –, wo sie künftig die bisherige Mono-Liner-Technologie ersetzen wird.

Auf Propylat basierende Komponenten sind derzeit in Europa, Nordamerika und China erhältlich.

BVMed fordert „MedTech-Strategie 2030“
Der Medizintechnik-Standort Deutschland steht unter erheblichem Druck. Die MedTech-Branche verzeichnet nach den Ergebnissen der Herbstumfrage des Bundesverbandes Medizintechnologie (BVMed) zwar ein Umsatzplus von 4,8 Prozent gegenüber dem Krisenjahr 2022, dem stehen jedoch stark gestiegene Personal-, Logistik-, Rohstoff- und Energiekosten sowie die hohen Kosten für die Umsetzung der EU-Medizinprodukte-Verordnung (MDR) gegenüber. Darunter leiden vor allem kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), die 93 Prozent der Branche ausmachen und Innovationstreiber sind. Aktuell gehen die Investitionen am Standort Deutschland zurück, Forschungsinvestitionen werden zunehmend ins Ausland verlagert. Das Innovationsklima ist nach dem BVMed-Index auf einem Tiefstand. „Das müssen wir mit standortfreundlicheren Rahmenbedingungen verändern. Dafür brauchen wir ganzheitliche Ansätze – eine MedTech-Strategie 2030 zur Verbesserung der Rahmenbedingungen in Deutschland mit Handlungskonzepten für den Forschungs- und Produktionsstandort“, sagte BVMed-Vorstandsvorsitzender Dr. Meinrad Lugan auf der BVMed-Jahrespressekonferenz am 17. Oktober 2023 in Berlin.

Die Medizintechnik-Branche beschäftigt in Deutschland über 250.000 Menschen und investiert rund 9 Prozent ihres Umsatzes in Forschung und Entwicklung. Der Gesamtumsatz der Branche liegt bei über 38 Milliarden Euro, die Exportquote bei 67 Prozent. Dabei sind 93 Prozent der MedTech-Unternehmen KMU.

„Deutschland ist bei Medizintechnologien Weltspitze. Noch. Denn: der Medizintechnik-Standort Europa ist stark gefährdet“, so Lugan. Das liege vor allem an hausgemachten Problemen wie der handwerklich schlecht gemachten MDR, die Innovationen ausbremst, einer überbordenden Bürokratisierung und Regulierungswut, einer schleppenden und mangelnden Datennutzung sowie einer unzureichenden Wahrnehmung und Unterstützung des Mittelstandes als das Herzstück der deutschen Wirtschaft.

Zu einer MedTech-Strategie aus einem Guss gehört – so der BVMed-Vorsitzende:

• Eine wettbewerbsfähige Regulatorik. Der BVMed hat dazu ein ausführliches Whitepaper zur MDR-Weiterentwicklung vorgelegt. Zu den Forderungen der Branche gehört allen voran die Abschaffung der Re-Zertifizierung alle fünf Jahre.
• Eine Entbürokratisierungs-Offensive, die konsequent Überregulierungen abbaut und in Berlin und Brüssel für standortfreundliche Regulierungen kämpft. Um unseren Mittelstand als Innovationstreiber zu stützen, nicht zu ersticken.
• Ein besserer Datenzugang und ein Antragsrecht beim Forschungsdatenzentrum für Medizinprodukte-Unternehmen.
• Die Stärkung der Resilienz des deutschen Gesundheitssystems und der Lieferketten. Dazu gehört eine bessere Einbeziehung der MedTech-Branche in die Erarbeitung von Lösungen, denn Resilienz erfordert eine enge Kooperation von Politik und Industrie.

Investitionen am Standort DE gehen zurück
Nach den Ergebnissen der BVMed-Herbstumfrage 2023, die BVMed-Geschäftsführer und Vorstandsmitglied Dr. Marc-Pierre Möll auf der Jahrespressekonferenz des deutschen MedTech-Verbandes vorstellte, zeigt sich die Medizintechnik-Branche nach den Krisenjahren 2020 bis 2022 leicht erholt. „66 Prozent der befragten MedTech-Unternehmen rechnen in diesem Jahr mit einem besseren Umsatzergebnis in Deutschland als im Vorjahr. Das ist ein leicht besseres Ergebnis als in den beiden Vorjahren – reicht aber noch nicht an die Werte vor der Coronapandemie heran. Von einem Umsatzrückgang gehen 19 Prozent der befragten Unternehmen aus. Bei 12 Prozent sind die Umsatzrückgänge sogar im zweistelligen Bereich. Das zeigt, dass sich einzelne Produktbereiche der MedTech-Branche sehr unterschiedlich entwickeln“, erläuterte Möll.

Aus den gewichteten Umsatzangaben der BVMed-Unternehmen ergibt sich im deutschen Markt ein durchschnittlicher Umsatzanstieg von 4,8 Prozent gegenüber dem vorhergehenden Krisenjahr. Die erwartete weltweite Umsatzentwicklung schneidet mit einem Plus von 6,4 Prozent deutlich besser als die Inlandsentwicklung ab.

Aufgrund der weiter dramatischen Kostensteigerungen stehen die Gewinne der Unternehmen aber unter großem Druck. Nur 20 Prozent der MedTech-Unternehmen erwarten in diesem Jahr Gewinnsteigerungen gegenüber dem Krisenjahr 2022. Mit 49 Prozent gehen sogar knapp die Hälfte der Unternehmen von einer weiteren Verschlechterung der Gewinnsituation aus. Der wichtigste Grund für die angespannte Geschäftssituation sind wie im Vorjahr die gestiegenen Logistik-, Rohstoff- und Energiepreise. Hinzu kommen stark steigende Personalkosten aufgrund der Inflationsentwicklung sowie der zunehmende bürokratische Aufwand für das regulatorische System.

Der zunehmende Druck auf die Branche wirkt sich verstärkt auch auf die Investitionen am Standort Deutschland aus. Mehr als ein Viertel der Unternehmen verringern ihre Investitionen. Ähnlich sieht die Situation bei der Forschung aus. 20 Prozent der Unternehmen verringern ihre Forschungsausgaben gegenüber dem Vorjahr.

Auf einer Skala von 0 (sehr schlecht) bis 10 (sehr gut) bewerten die Unternehmen das Innovationsklima für Medizintechnik in Deutschland im Durchschnitt nur noch mit 3,5. Das ist seit Erhebung des Indexes 2012 der absolute Tiefstwert und zeigt die Dramatik der Herausforderungen für die KMU-geprägte MedTech-Branche in Deutschland auf.

Weiterentwicklung der MDR im Fokus
Die Zeiten, in denen das europäische Regulierungssystem für Medizinprodukte dem US-amerikanischen FDA-System überlegen war, sind lange vorbei. Das zeigt auch die BVMed-Herbstumfrage 2023 überdeutlich. 53 Prozent der Unternehmen präferieren das FDA-System, nur 12 Prozent das MDR-System der EU. 35 Prozent haben keine Präferenz.

„Die MDR muss dringend weiterentwickelt und verbessert werden. Über drei Viertel der Unternehmen wünschen sich dabei vor allem weniger Bürokratie. 64 Prozent erwarten vorhersehbare und klare Fristen, 56 Prozent berechenbare Kosten“, so Möll zu den Ergebnissen der BVMed-Herbstumfrage. Ebenfalls weit oben auf der Forderungsliste: ein Fast-Track-Verfahren für Innovationen, mehr Verfahrens-Transparenz bei den Benannten Stellen sowie eine gegenseitige Anerkennung von ausländischen Zulassungen.

Trotz Krise: Weiter glänzende Berufsaussichten
Trotz der Krisenauswirkungen und dramatisch steigenden Kosten schafft die Medizintechnik-Branche in Deutschland weiter zusätzliche Arbeitsplätze. 31 Prozent der Unternehmen, die sich an der BVMed-Herbstumfrage 2023 beteiligten, erhöhen die Zahl der Mitarbeiter:innen gegenüber dem Vorjahr, 58 Prozent halten die Zahl der Stellen stabil. Die Berufsaussichten für Fachkräfte in der MedTech-Branche sind dabei weiter ausgezeichnet. 87 Prozent der Unternehmen halten die Berufsaussichten für unverändert gut bzw. besser.

Gesucht werden vor allem Ingenieur:innen, Informatiker:innen und Data Scientists und Medizintechniker:innen, aber auch lernende technische und kaufmännische Berufe. Der hohe Wert für Data Scientists zeigt, dass datengetriebene Versorgungslösungen in der MedTech-Branche an Bedeutung gewinnen.

Die Verbindung aus hoher Festigkeit und Steifigkeit mit Nachhaltigkeit und CO₂-Neutralität macht Flachs zum idealen Rohstoff für naturfaserverstärkte Kunststoffe. vombaur entwickelt für Automotive, Windenergie, Bau- oder Sport-Industrie und etliche andere Branchen Composite Textiles aus der Naturfaser.

Flachsfasern sind steif und reißfest. Sie sind von Natur aus bakterizid, fast antistatisch, schmutzabweisend und lassen sich gut verspinnen. Diese Eigenschaften haben sich die Menschen zur Herstellung stabiler, schmutzabweisender und flusenfreier Textilien zunutze gemacht. Zwischen dem späten 19. und dem späten 20. Jahrhundert hatte Baumwolle die Naturfaser großenteils verdrängt. Da Flachs in Europa angebaut werden kann und weniger Energie und Wasser verbraucht als die Baumwollproduktion, gewinnt das Material derzeit wieder an Bedeutung, sowohl für Bekleidung als auch für Composites. Regionale textile Wertschöpfungsketten in Europa – mit Flachs sind sie möglich.

Ideale mechanische Eigenschaften
vombaur macht die mechanischen Eigenschaften von Flachs für den Leichtbau nutzbar. Weil Flachsfasern besonders steif und reißfest sind, sorgen sie in naturfaserverstärktem Kunststoff (NFK) für hohe Stabilität. Dank ihrer geringen Dichte von 1,50 g/cm3 bringen sie kaum Gewicht mit. Hinzu kommt, dass flachsfaserverstärkte Kunststoffe weniger als glasfaserverstärkte Kunststoffe dazu neigen zu splittern.

Ausgezeichnete CO₂-Bilanz
Beim Anbau von Flachs wird CO₂ gebunden und bei der Produktion von naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) fallen – verglichen mit konventionellen faserverstärkten Kunststoffen – etwa ein Drittel weniger CO₂-Emissionen an. Der Energieverbrauch ist deutlich niedriger. Das schont Ressourcen. Der Einsatz von Flachsfaser-Bändern von vombaur in Leichtbau-Anwendungen verbessert darüber hinaus die CO₂-Bilanz des Produkts und trägt zu einer sicheren, regionalen Lieferkette bei.

Recycling ohne Qualitätsverlust
Flachs bringt ein weiteres Nachhaltigkeitsplus mit: mehr Recyclingzyklen als bei glas- oder carbonfaserverstärkten Kunststoffen – ohne Qualitätsverlust. Thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeuge werden im Recyclingprozess aufgeschmolzen und wiederverwertet. Die Naturfasern können in andere Produkte wie naturfaserverstärkte Spritzgussteile einfließen.

Nachhaltige Produktentwicklungen für viele Branchen
„Orthesen für den Hochleistungssport, Hightech-Ski, Wind-Anlagen, Bauteile für die Automobil-Industrie oder Raumfahrt, aber auch moderne Fensterprofile – die Anwendungsfelder für unsere Flachsbänder im Leichtbau sind außerordentlich breit“, erklärt Carl Mrusek, Chief Sales Officer von vombaur. „Denn wo immer sie im Einsatz sind, kommen drei zentrale Eigenschaften zusammen: ihre Leichtigkeit, ihre Festigkeit und ihre Nachhaltigkeit.“

Vom Maschinenbau bis zur Bauindustrie, von der Logistik bis zur Rettungstechnik – Zug- und Spannsysteme erfüllen in etlichen Industrien wichtige Aufgaben. Die Einsatzmöglichkeiten technischer Textilien für industrielle Anwendungen dieser Art sind vielfältig. Eine textiltechnische Zug- und Spannlösung – wie ElasTool von JUMBO-Textil – bietet eine Reihe von Vorteilen.

Patentiert und passgenau konfiguriert
Das System ElasTool des Elastics-Experten besteht aus einem Anbindungstool und einem über integrierte Sperrelemente mit diesem Tool verbundenen Gummiseil. Das Anbindungstool aus Edelstahl, Aluminium oder Kunststoff und das Gummiseil – in einer Stärke zwischen 12 und 38 mm – werden jeweils passgenau konfiguriert. Die patentierte Anbindungslösung sorgt dafür, dass das Seil umso stärker verklemmt wird, je mehr Zugkraft ausgeübt wird. Dank des Sperr-Systems bietet es auch dann noch sicheren Halt, wenn sich der Durchmesser des Gummiseils durch die Zugbelastung auf bis zu 60 Prozent verjüngt. Ein entscheidender Vorteil gegenüber herkömmlichen Endanbindungen durch Verpressen.

Sparsam und wartungsarm
Die textile Lösung läuft leise. Anders als Spannsysteme mit Stahlseilfedern knirscht hier nichts. Hinzu kommt: Textilien, Kunststoff und Aluminium sind besonders leichte Materialien. ElasTool spart damit Energie. Noch ein Pluspunkt: Das Anbindungssystem arbeitet schmierölfrei. Während herkömmliche Zug- und Spann-Lösungen in industriellen Anlagen und Produkten regelmäßig geölt werden müssen, arbeitet das JUMBO-Textil-System vollkommen wartungsfrei. Je nach Einsatzbereich, kann der Wechselkopf ohne Spezial-Werkzeug ausgetauscht werden: beispielsweise Kunststoff-Haken statt Aluminium-Öse, Edelstahl-Flansch statt Aluminim-Haken.  

„Eine Hebe-Anlage in einem Hochregal-Lager, eine Laufkatze in einem Kran, die Dämpfung für Kompressoren oder Crash-Anlagen – das sind nur drei der zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten. Maße, Material, Kraft-Dehnverhalten, Flammhemmung passen wir – wie alle Eigenschaften – speziell auf das jeweilige Projekt an“, betont Carl Mrusek, Chief Sales Officer von JUMBO-Textil. „So bieten wir mit ElasTool eine sichere Lastenanbindung für unterschiedlichste Einsatzmöglichkeiten in der Industrie.“

ElasTool von JUMBO-Textil

• Leichte und flexible Alternative zu herkömmliche Zug- und Spannsystemen
• Geeignet auch in geringem Bauraum
• Mit individuellen Spezifikationen und stufenlos individualisierbaren Maßen
• Anbindungstool wahlweise aus Kunststoff, Aluminium oder Edelstahl
• Gummiseil in einer Stärke von 12 bis 38 mm
• Gummiseil aus Polyamid, Polyester, Recycling-PES, Polypropylen, Aramid, Dyneema, Monofil, Naturfasern
• Unterschiedliche Wechselkopfformen möglich
• Als Endverbindung oder zur Kopplung mit anderen Maschinenelementen
• Zugbelastung bis zu 600 N, im Einzelfall darüber hinaus
• Individuell konfigurierbar z. B. mit Haken, Öse oder Flansch

"Viele Unternehmen sitzen bereits auf gepackten Koffern und haben ihre Investitionsentscheidungen sind getroffen." Deutschland sei gerade erneut dabei, sich in multiple internationale Abhängigkeiten zu begeben und seinen Abschied aus dem Kreis der Industrienationen vorzubereiten. So beurteilen der Geschäftsführer der Industrievereinigung Chemiefaser e.V. (IVC), Dr. Wilhelm Rauch, und der Ressortleiter Umwelt-& Chemikalienpolitik des Zentralverbands Oberflächentechnik e.V. (ZVO), Dr. Malte M. Zimmer gemeinsam mit verschiedenen Unternehmen die Konsequenzen aus dem Plan der European Chemicals Agency (ECHA), rund 10.000 Alkylsubstanzen zu verbieten.

Die EU lasse dabei die Folgen auf Schlüsseltechnologien wie beispielsweise die grüne Energiewende komplett außer Acht. Lithiumbatterien, Windräder, Brennstoffzellen, Computerchips - für PFAS existierten aktuell zumindest in Hightech-Anwendungen keine Alternativen. Bis auf wenige längere Ausnahmeregelungen seien aktuell 18 Monate als Übergangsfristen vorgesehen. Das sei ein ausreichendes Zeitfenster, um die Produktion in Europa abzuwickeln und nach neuen Standorten zu suchen, beispielsweise in den USA. Dort werde die Fluorchemie als Schlüsseltechnologie massiv aufgebaut und als kostbares Gut mit Exportverboten belegt.

IVC und ZVO monierten, dass das Innovationsvermögen der europäischen Industrie hergeschenkt werde und man anderen Ländern den Markt mit allen preislichen und wettbewerblichen Konsequenzen überlasse. Als besonders betroffene Branchen führten die Verbände die Medizintechnik, Schutzausrüstung, Flugzeugbau und Automobilelektronik, den Textilmaschinenbau und Industrietextilien an. Abluftfilter mit PTFE-Membranen oder aus PTFE-Fasern stellten in der Müllverbrennung und in Zementwerken den Umweltschutz sicher, so dass keine Schadstoffe in die Atmosphäre gelangten. Membranen für Wasserstoff-Brennstoffzellen, Wasserstoffelektrolyseure, Lithium-Ionen-Batterien aus Karbonfaservliesen und der fluorchemischen Protonenaustauscher Nafion-Membran würden in Zukunft verboten und damit die die Pläne für eine Wasserstoffenergiewende dauerhaft nicht umsetzbar.

Autoneum erzielte 2022 weitere messbare Fortschritte in den Bereichen Umwelt, Soziales, Governance und Compliance. Das Unternehmen verpflichtete sich zu wissenschaftlich fundierten Zielen, die im Januar 2023 von der «Science Based Targets»- Initiative (SBTi) validiert wurden. Die Ziele stehen im Einklang mit denen des Pariser Abkommens, die globale Erwärmung auf deutlich unter 2°C zu begrenzen, und unterstützen die bereits in der «Advance Sustainability»-Strategy verankerten Umweltziele von Autoneum. Im Berichtsjahr wurden die Treibhausgasemissionen weiter reduziert und die Recyclingkapazitäten global ausgebaut.

Trotz der zahlreichen Herausforderungen, mit denen die Automobilindustrie auch im vergangenen Jahr konfrontiert war, konnte das Unternehmen, seine gesamten Treibhausgasemissionen im Vergleich zum Basisjahr 2019 relativ um 14.8% und absolut um 33% zu senken. In 37 Autoneum-Werken weltweit wurden 214 Ökoeffizienz-Projekte zur Reduzierung von Abfällen sowie des Energie- und Wasserverbrauchs durchgeführt, womit sich die Anzahl solcher Projekte im Vergleich zu den Vorjahren fast verdreifachte.

Das Unternehmen konnte mit der Einführung seiner vollständig rezyklierbaren Teppichsysteme aus 100% Polyester, die auf bestehenden und besonders umweltfreundlichen Pure-Technologien aufbauen, seine Position als Markt- und Technologieführer im nachhaltigen Akustik- und Wärmemanagement für Fahrzeuge weiter ausbauen. Für die innovativen Tuftingteppichsysteme hat Autoneum erste Kundenaufträge erhalten. Auch für E-Motor-Kapselungen auf Basis seiner patentierten, lärmreduzierenden Pure-Technologie Hybrid-Acoustics PET wurden weitere Aufträge gewonnen.

Autoneum hat 2022 das erste unternehmensweite Frauennetzwerk ins Leben gerufen. Ziel des Netzwerks ist es, die Gleichstellung der Geschlechter und eine Kultur der Vielfalt und Inklusion bei Autoneum zu fördern und Mitarbeitenden einen regionen- und funktionsübergreifenden Austausch zu Themen wie Karriereentwicklung, Führung und Vereinbarkeit von Beruf und Familie zu ermöglichen. Darüber hinaus haben Mitarbeitende von Autoneum 2022 weltweit 67 Projekte zur Förderung des gesellschaftlichen Engagements durchgeführt.

Im Berichtsjahr legte Autoneum zudem einen besonderen Fokus auf den Ausbau der Corporate-Responsibility-Organisation im gesamten Unternehmen. Darüber hinaus wurde der Verwaltungsrat stärker in die entsprechenden Prozesse eingebunden. Mit der Aufnahme von Zielkriterien aus den Bereichen Umwelt, Soziales und Governance («Environmental, Social, Governance» – ESG) in den Executive Bonus Plan der Gruppe ab dem Geschäftsjahr 2022 wird das Thema Nachhaltigkeit für Autoneum in Zukunft noch mehr an Bedeutung gewinnen.

Ein neuartiges, ebenso umweltfreundliches wie kostensparendes Verfahren zur Herstellung von Carbonfasern aus Lignin ist an den DITF entwickelt worden. Es zeichnet sich durch hohes Energiesparpotential aus. Die Vermeidung von Lösungsmitteln und die Nutzung natürlicher Rohstoffe machen das Verfahren umweltfreundlich.

Carbonfasern werden im industriellen Maßstab gewöhnlich aus Polyacrylnitril (PAN) hergestellt. Die Stabilisierung und die Carbonisierung der Fasern geschieht dabei mit langer Verweildauer in hochtemperierten Öfen. Das erfordert viel Energie und macht die Fasern teuer. Dabei entstehen giftige Nebenprodukte, die aufwendig und energieintensiv aus dem Herstellungsprozess abgetrennt werden müssen.

Ein neuartiges, an den DITF entwickeltes Verfahren ermöglicht hohe Energieeinsparungen in all diesen Prozessschritten. Lignin ersetzt dabei das Polyacrylnitril für die Herstellung der Präkursorfasern, die in einem zweiten Prozessschritt zu Carbonfasern umgewandelt werden. Lignin als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Carbonfasern hat bisher kaum Beachtung in der industriellen Fertigung gefunden. Lignin ist ein günstiger und in großen Mengen verfügbarer Rohstoff, der als Abfallprodukt in der Papierproduktion anfällt.

Im neuen Verfahren zur Herstellung von Ligninfasern wird zuerst Holz in seine Bestandteile Lignin und Cellulose getrennt. Ein Sulfit-Aufschluss ermöglicht die Erzeugung von Lignosulfonat, das in Wasser gelöst wird. Die wässrige Lösung von Lignin ist das Ausgangsmaterial für das Spinnen der Fasern.
Der Spinnprozess selbst erfolgt im sogenannten Trockenspinnverfahren. Dabei presst ein Extruder die Spinnmasse durch eine Düse in einen beheizten Spinnschacht. Die entstehenden Endlosfasern trocknen im Spinnschacht schnell und gleichmäßig. Das Verfahren benötigt weder Lösungsmittel noch giftige Additiven.

Die anschließenden Schritte zur Herstellung von Carbonfasern - die Stabilisierung in Heißluft und die anschließende Carbonisierung im Hochtemperaturofen - ähneln denen des üblichen Prozesses bei Verwendung von PAN als Präkursorfaser. Allerdings lassen sich die Ligninfasern im Ofen besonders schnell mit Heißluft stabilisieren und benötigen nur relativ niedrige Temperaturen in der Carbonisierung. Die Energieersparnis in diesen Prozessschritten gegenüber PAN liegt bei rund 50% und bedeutet einen echten Wettbewerbsvorteil.

Aus Wasser gesponnene Ligninfasern bieten Vorteile
Neben der umweltfreundlichen, da lösemittelfreien Herstellung, und der Energieeffizienz bietet das neue Verfahren weitere Vorteile gegenüber PAN: Lignin ist ein überaus günstiger und leicht verfügbarer Rohstoff, der aus Holz gewonnen wird. Die Verwendung eines natürlichen Rohstoffes für die Erzeugung von hochfesten Carbonfasern folgt dem Nachhaltigkeitsgedanken in der Produktion.

Der Trockenspinnprozess erlaubt hohe Spinngeschwindigkeiten. Hierdurch wird in kürzerer Zeit deutlich mehr Material produziert, als es mit PAN-Fasern möglich ist. Das ist ein weiterer Wettbewerbsvorteil, der dennoch keine Kompromisse an die Qualität der Lignin-Präkursorfasern zulässt: Diese sind äußerst homogen, haben glatte Oberflächen und keine Verklebungen. Solche strukturellen Merkmale erleichtern die Weiterverarbeitung zu Carbonfasern und letztlich auch zu Faserverbundwerkstoffen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die in dem neuen Spinnverfahren gewonnenen Präkursorfasern aus Lignin gegenüber PAN deutliche Vorteile in der Kosteneffizienz und in ihrer Umweltverträglichkeit zeigen. Die mechanischen Eigenschaften der aus ihnen hergestellten Carbonfasern sind hingegen nahezu vergleichbar – sie sind ebenso zugfest, widerstandsfähig und leicht, wie es von marktgängigen Produkten bekannt ist.

Besonders interessant dürften Carbonfasern aus Wasser gesponnenen Ligninfasern für Anwendungen in der Bau- und Automobilbranche sein, die von Kostensenkungen im Produktionsprozess in hohem Maße profitieren.

Eine neue Kältekammer am Hauptsitz in Winterthur, Schweiz, ermöglicht es Autoneum künftig, Simulations- und Ingenieurdienstleistungen im Wärmemanagement von Fahrzeugen zu optimieren und an die veränderten thermischen Anforderungen von Elektrofahrzeugen anzupassen.

Die fehlende Abwärme des Verbrennungsmotors in Elektroautos sowie die Auswirkungen der Außentemperatur auf die Leistung und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien verändern die Anforderungen an das Wärmemanagement von Fahrzeugen. Darüber hinaus wird die Energie aus der Batterie nicht nur für den Antrieb des E-Motors, sondern auch für das Wärmemanagement der Batterie selbst sowie für die Erwärmung und Kühlung des Fahrzeuginnenraums mithilfe der Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage verwendet. Um den thermischen Komfort der Insassen zu erhöhen und gleichzeitig eine optimale Batterieleistung sicherzustellen, Energie zu sparen und damit die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen, legen Autohersteller zunehmend Wert auf ein effizientes Gesamtwärmemanagement.

Die Kammer ermöglicht es, sowohl das subjektive Wärmeempfinden der Insassen als auch die Leistung von Komponenten und ganzen Fahrzeugen unter kontrollierten Temperaturbedingungen von bis zu minus 20 Grad Celsius zu testen. Die durchgeführten Tests zeigen, wie bestehende isolierende Komponenten – beispielsweise Batterieunterschilder, Teppiche oder Innenverkleidungen - optimiert werden müssen, um das Wärmemanagement der Batterie und des Fahrzeuginnenraums weiter zu verbessern. Sie liefern ebenso wertvolle Erkenntnisse im Hinblick auf die Entwicklung und Optimierung von beheizten Oberflächen wie Fußmatten oder Türverkleidungen, um die thermischen Gesamtleistung und den Fahrerkomfort von Elektrofahrzeugen zu verbessern.

Für den ressourceneffizienten Einsatz von Kunststoffen entwickelt Fraunhofer UMSICHT neue Werkstoffe. Im Fokus stehen dabei Biokunststoffe, eine zirkuläre Kunststoffwirtschaft sowie Strategien zur Reduzierung von Makro- und Mikroplastik in der Umwelt. Fraunhofer UMSICHT präsentiert sich auf der K 2022 mit chemischen Zwischenprodukten aus Kaffeesatz, Folienwerkstoff auf Basis von TPU, PLA-Compounds für technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko und abbaubaren Mulchfolien.

Forschende des Fraunhofer UMSICHT gewinnen im Projekt »InKa«, das die Wertschöpfungskette von Kaffeesatz erforscht, aus dem ungenießbaren Kaffeeöl ein chemisches Zwischenprodukt, das bei der Herstellung von Additiven für Kunststoffe zum Einsatz kommt. Den entölten Kaffeesatz versuchen sie, als alternativen Rohstoff für die Papier- und Kartonindustrie zu nutzen. »Eine besondere Herausforderung bei unserem Projekt ist das Scale-up der Verfahrensschritte vom Labor zur industriellen Fertigung. Das angestrebte Verfahren als Ganzes ist hoch innovativ und leistet einen wichtigen Beitrag bei der Nutzung von biobasierten Rohstoffen im Rahmen der Bioökonomie. Im Labormaßstab sehen wir bereits, dass unser Konzept aufgeht: Wir konnten die entwickelten Additive bereits in neuen Werkstoffrezepturen testen«, erklärt Inna Bretz, Abteilungsleiterin Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe des Fraunhofer UMSICHT.

Röntgendetektierbare Mehrwegschutzbekleidung
Die Entwicklung eines Folienwerkstoffs auf Basis von thermoplastischen Polyurethanen (TPU) und röntgendetektierbaren Additiven war das Ziel des Projekts »DetekTPU«. Bei der Produktion von Nahrungsmitteln ist Einwegschutzbekleidung zu tragen, um Sicherheits- und Hygienevorschriften einzuhalten. Neben einer großen Mengen Plastikmüll ergibt sich dabei zusätzlich das Problem, dass Teile der Schutzbekleidung in den Nahrungsmitteln landen können und dort nicht detektiert werden. Der entwickelte Werkstoff soll für zuverlässig röntgendetektierbare Mehrwegschutzbekleidung eingesetzt werden. Dies ist für dünne Kunststofffolien eine bisher nicht gelöste Herausforderung. »Die bisherigen Projektergebnisse sind vielversprechend, aktuell planen wir weitere Entwicklungsschritte mit unserem Projektpartner. Hierzu soll das Team um Experten aus dem Bereich Folienherstellung erweitert werden.«  berichtet Christina Eloo, Gruppenleiterin Kunststoffentwicklung.

Biobasierte Kunststoffe für technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko
Technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko, etwa in der Elektronikindustrie, erfordern flammgeschützte, wärmeformbeständige und schlagzähe Kunststoffe. Ein Großteil davon wird auf Erdölbasis hergestellt, dessen Vorräte begrenzt sind. Biokunststoffe erreichen jedoch oftmals noch nicht im vollen Umfang das vom Markt geforderte Eigenschaftsniveau konventioneller technischer Kunststoffe. Die Grenzen liegen insbesondere beim Brandverhalten, einer ausreichenden Temperaturbeständigkeit oder Schlagzähigkeit. Hier setzt »TechPLAstic« an: Es werden PLA-Compounds für langlebige Produkte anwendungs- und marktnah entwickelt - unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen und Kosten. Der Anwendungsfokus liegt zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors wie beispielsweise Leuchten oder Schalter und Tasten in der Gebäudetechnik.

Mulchfolien mit angepasster Abbaubarkeit
Biologisch abbaubare Kunststoffe sind in umweltoffenen Anwendungen sinnvoll, bei denen ein Recyclingprozess nicht möglich oder mit einem zu hohen Aufwand verbunden ist. Beispiele hierfür sind Geotextilien oder Mulchfolien. Fraunhofer UMSICHT forscht an Kunststoffen mit angepasster Abbaubarkeit, die während der Nutzungsdauer die gewünschten Eigenschaften erfüllen. Zur Untersuchung und Bewertung der Eigenschaftsänderungen von Kunststoffen während der Alterung durch Umwelteinflüsse werden durch die Forschenden im Labor die Bedingungen so anwendungsnah wie möglich eingestellt. Dazu können je nach Produkt verschiedene Substrate (Kompost, Erde, Wasser), verschiedene Temperaturen und UV-Licht eingesetzt werden.
 
Förderhinweise

• Das Projekt »InKa – Intermediate aus industriellem Kaffeesatz« wird im Rahmen der Fördermaßname »Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030« der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
• Das Projekt »DetekTPU« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
• Das Projekt »TechPLAstic« wird durch die Fachagentur Nachwachsende Rohrstoffe e. V. (FNR) und aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.

Auf der WindEnergy stellt Freudenberg Performance Materials dem Fachpublikum aus der internationalen Windenergiewirtschaft Freudenberg Friction Inserts vor. Mit Hilfe dieser Technologie kann die Leistungsdichte von Windkraftanlagen durch Reibwerterhöhung erhöht werden.

Freudenberg Friction Inserts (FFI) basieren auf einem speziellen dünnen Vliesstoff, der einseitig mit Hartpartikeln beschichtet ist. Die FFIs werden maßgeschneidert an die jeweilige Anwendung angepasst; zum einen an die Geometrie und zum anderen an die Einflussparameter der Verbindung. Sie erzeugen keinen Spalt und können dadurch genau dort aufgebracht werden wo sie benötigt werden.

FFI werden in die Verbindung zweier Fügepartner eingebracht. Durch das Eindringen der Partikel in die Bauteiloberflächen kommt es zu einer Mikroverzahnung zwischen den zu fügenden Bauteilen. Auf diese Weise wird der Reibungskoeffizient zuverlässig erhöht und es können höhere Drehmomente in Verbindungen übertragen werden. Im Ergebnis werden Windkraftanlagen leistungsfähiger und effizienter. Zusätzlich wird die Verkleinerung von Bauteilen bei gleicher Performance möglich, was das Einsparen von Gewicht und Material ermöglicht.

FFI tragen dazu bei, die Zuverlässigkeit der Verbindungen und damit der gesamten Windkraftanlage zu verbessern. Gleichzeitig verhindern sie das Rutschen von Verbindungen und beugen Fretting vor.

Weitere Anwendungsbeispiele für Freudenberg Friction Inserts sind hochbelastete Flanschverbindungen zwischen Rotorwelle und Getriebe, Verbindungen zwischen Hauptlager und Gehäuse des Maschinenträgers, zwischen Getriebe und Generator sowie am Blattverstellergetriebe und am Hohlrad des Planetengetriebes. FFI erhöhen die Haftreibung zwischen den Bauteilen.