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Dresden - Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier besuchte die Preisträger des Zukunftspreises 2016 und den Standort des Carbonbeton in Dresden

Im Rahmen seines zweitägigen Antrittsbesuchs in Sachsen war Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier am 14. November 2017 an der TU Dresden zu Gast. Gemeinsam mit seiner Frau Elke Büdenbender informierte er sich vor Ort über den prämierten Zukunftswerkstoff Carbonbeton.

In einer anschaulichen Präsentation informierten die Preisträger des Zukunftspreises 2016 – der Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation, Professor Chokri Cherif, Direktor des Institutes für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden, der emeritierte Professor Peter Offermann, Vorstandsvorsitzender des Verbandes Tudalit und Beirat im Deutschen Zentrum Textilbeton und Professor Manfred Curbach, Direktor des Institutes für Massivbau der TU Dresden, über das zukunftsträchtige Material Carbonbeton und das dazugehörige Großforschungsprojekt C³ – Carbon Concrete Composite.

Dabei überzeugte sich das Bundespräsidentenpaar in vertiefenden Gesprächen mit Dresdner Wissenschaftlern von den ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Vorteilen des innovativen Verbundwerkstoffes. Mithilfe der zahlreichen Demonstratoren, die das Material von der Entstehung bis zum fertigen Produkt darstellen, konnten die besondere Leichtigkeit und Formbarkeit von Carbonbeton eindrucksvoll veranschaulicht werden.

Die Weichen für den Erfolg des Carbonbetons wurden bereits 1993 von Professor Offermann an der TU Dresden als Erfinder des Textilbetons gestellt. Aus dieser Vision entstand der erste Sonderforschungsbereich, welcher maßgeblich von der Innovation des ITM geprägt war. Gemeinsam haben die drei prämierten Carbonbetonforscher Cherif, Offermann und Curbach die Forschungsaktivitäten zum Einsatz von Carbon als textile Bewehrung im Beton in zahlreichen weiteren interdisziplinären Forschungsprojekten stetig vorangetrieben. Schon seit 2006 werden deutschland- sowie weltweit alte Bauwerke, oder auch riesige Silos mit Carbonbeton verstärkt.

Der Baustoff Carbonbeton stellt also nicht nur eine Innovation für den Standort Dresden dar, sondern wird weltweit immer wichtiger. Darüber hinaus fördert seit 2014 das Bundeministerium für Bildung und Forschung den gegründeten Verein C³ – Carbon Concrete Composite e. V. mit einem Gesamtprojektvolumen von ca. 80 Millionen Euro. Der C³ e. V. ist ein interdisziplinäres Netzwerk aus mehr als 150 Partnern aus den Bereichen Wirtschaft, Wissenschaft und Verbänden, die gemeinsam die Einführung des Materials auf dem Markt vorantreiben. Wissenschaftler des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden bearbeiten mehrere Teilvorhaben federführend und sind in weiteren Teilvorhaben maßgeblich als Projektpartner integriert.

Ob im Maschinenbau, in der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt – dem Leichtbau kommt für die Zukunft dieser Industriebereiche eine entscheidende Bedeutung zu. Leichtere und steifere Bauteile bewirken eine Verminderung des Treibstoffverbrauchs und führen zur Einsparung von Treibhausgasen. „In der Verarbeitung von Leichtmetallen wie Aluminium bei Gussverfahren sind wir heute allerdings an der Grenze des physikalisch Möglichen angelangt“, erläutert Cornelia Sennewald, Ingenieurin an der Fakultät Maschinenwesen der Technischen Universität Dresden. „Der nächste Qualitätssprung zu noch einmal deutlich leichteren und dabei 2 zugleich stabileren Strukturen führt über die Herstellung sogenannter metallischer Zellen. Dabei werden Drähte so ineinander verwoben, dass superfeste Verbindungen bei gleichzeitig minimalem Materialeinsatz entstehen.“

Die noch junge Werkstoffklasse der sogenannten zellularen metallischen Materialien besitzt außerordentliches Potenzial – wobei bislang das Problem bestand, diese Zellen kostengünstig und in industriellem Maßstab zu produzieren. Sennewald gelang es im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Technischen Universität Dresden, ein neuartiges Verfahren zu entwickeln und diese komplexen 3D-Strukturen auf handelsüblichen Webmaschinen herzustellen. „Dank des neuen Verfahrens konnte ich Metallfäden und -drähte statt in den üblichen 2D-Strukturen auch zu 3D-Strukturen verbinden, und zwar in ganz unterschiedlichen Größen und Formen“, erläutert Sennewald. „Außerdem gelang es mir – das war ein zweiter großer Schritt nach vorn –, andere Leichtbaustoffe wie Carbon-Fasern mit zu verweben, was ganz neue Einsatzmöglichkeiten eröffnet.“ Die hybride Verbindung von Metallen und Kunststoffen bietet ein weiteres breites Spektrum ableitbarer Anwendungen. „Wir denken an Crash-Elemente, die eine extrem hohe Steifigkeit besitzen und zudem hohe Temperaturen aushalten. Wir könnten auf diese Weise beispielsweise die Betonstrukturen von Gebäuden verstärken, um sie widerstandsfähiger gegen Erdbeben zu machen. Oder sie besser gegen Explosionen schützen. Bei bestehenden Gebäuden könnte hier ein entsprechender Materialauftrag infrage kommen, bei Neubauten könnten die von uns entwickelten zellularen Webstrukturen gleich mit in den Bau einbezogen werden.“

Das Sächsische Textilforschungsinstitut (STFI), Chemnitz, stellt im 25. Jahr seines Bestehens erneut die Weichen in Richtung Zukunft. In Anwesenheit von Sachsens Ministerpräsident Stanislaw Tillich wurde am 3. Mai 2017 das neue „Zentrum für Textilen Leichtbau“ feierlich eröffnet. Der unlängst fertiggestellte 1.500-Quadrameter-Hallenneubau ist mit modernster Anlagentechnik ausgestattet.
„In unserem neuen Leichtbau-Zentrum laufen bereits erste wissenschaftliche Projektarbeiten sowie Versuche, die wir im Auftrag von Industriekunden ausführen. Bestimmende Themen sind die Aufbereitung von Carbonfaserabfällen, die Herstellung textiler Halbzeuge und die Erzeugung von Faserkunststoffverbunden. Damit sind wir für die wachsenden Anforderungen in diesen Marktsegmenten bestens gerüstet“, berichtete STFI-Direktor Andreas Berthel. Die aus eigener Kraft getätigte Investition von über 4 Mio. EUR sei der vorläufige Höhepunkt des vom STFI konsequent beschrittenen Weges auf dem Feld des textilen Leichtbaus, der vor rund zwölf Jahren mit dem Aufbau von Technika für Carbonfaservliesstoffe und Faserverbundstoffe sowie eines Prüflabors für Leichtbaustrukturen begann. Das neue Technikum ermögliche Arbeiten im semi-industriellen Maßstab.