Aus der Branche

Knapp 150 Teilnehmende trafen sich auf der zweitägigen World Pultrusion Conference (WPC) in Hamburg, um sich in 25 Fachvorträgen über aktuelle Entwicklungen und Innova-tionen zu informieren. Organisiert wird die im zweijährigen Rhythmus stattfindende Veranstaltung von der AVK für die European Pultrusion Technology Association (EPTA) in Zu-sammenarbeit mit der American Composites Manufacturers Association (ACMA).

Momentan dominiert auf den Märkten der Branche in Deutschland und Europa eine eher negative Stimmung. Das europäische Composites-Produktionsvolumen war bereits in den vergangenen Jahren rückläufig. 2022 gab es einen Rückgang des europäischen Produktionsvolumens bei Composites um 9 %. Für 2023 muss nun erneut ein Rückgang von 8 % des Gesamtmarktes für Composites in Europa festgestellt werden. Der Weltmarkt für Composites hat sich demgegenüber im vergangenen Jahr positiv entwickelt und weist für 2023 bei einem Wachstum von etwa 5 % ein Gesamtvolumen von 13 Millionen Tonnen auf. Insgesamt war die Marktdynamik in Europa deutlich niedriger als weltweit. Der Marktanteil von Europa am Weltmarkt sinkt auf etwa 20 %.

Die Gründe sind vielfältig: Haupttreiber dürften die nach wie vor hohen Energie- und Roh-stoffpreise sein. Hinzu kommen weiterhin Probleme in einzelnen Bereichen der Logistik-ketten, beispielsweise auf einzelnen Handels-/Containerrouten sowie ein zurückhaltendes Konsumklima. Eine Verlangsamung des Welthandels und Unsicherheiten im politischen Bereich befeuern derzeit die negative Stimmung im Markt.

Die zwei zentralen Anwendungsbereiche sowohl für die Composites-Industrie generell, aber auch die Pultrusions-Industrie im Speziellen, sind der Bau-/Infrastrukturbereich und der Mobilitätssektor. Die Bauindustrie als zentraler Anwendungsbereich steckt aktuell in einer Krise: Noch sind die Auftragsbücher gut gefüllt, doch Neuaufträge bleiben vielfach aus. Hohe Zinsen und Materialkosten bei hohen Lebenshaltungskosten belasten vor allem den privaten Bau stark. Aber auch der öffentliche Bau kann die selbst gesteckten Ziele momentan nicht erreichen. Laut dem ZDB (Zentralverband Deutsches Baugewerbe) bleiben die Prognosen in diesem wichtigen Bereich düster: „Der Rückgang der Baukonjunktur setzt sich weiter fort. Der Umsatz wird in diesem Jahr real um 5,3 % zurückgehen und im kom-menden Jahr gehen wir von weiteren minus 3 % aus. Verantwortlich für das Minus bleibt der Wohnungsbau, der in diesem Jahr real um 11 % einbricht und 2024 mit -13 % seinen Sinkflug fortsetzt.“ Trotz steigender Zulassungszahlen ist auch die Automobilindustrie als wichtigster Anwendungsbereich für Composites noch nicht auf ihr altes Volumen von vor 2020 zurückgekehrt. Derzeit scheint es nicht zu gelingen, mit politischen Maßnahmen ein für die Industrie positiveres Umfeld zu schaffen.

Nachhaltigkeit wird zunehmend zu einem zentralen Thema der Industrie. In zwei Vorträgen des Europäischen Fachverbandes der Composites verarbeitenden Industrie (EuCIA) und des Amerikanischen Fachverbandes der Composites Industrie (ACMA) wurden Fortschritte und das politische Grundgerüst in den jeweiligen Regionen erläutert. Beide Vorträge kamen zu dem Schluss, dass der Handlungsdruck auf alle Akteure innerhalb der Industriezweige in den kommenden Jahren steigen wird. Composites verfügen über ausgezeichnete Eigenschaften in diesem Bereich, in den letzten Jahren wurden bereits viele Fortschritte hinsichtlich der Datenerfassung und auch im Bereich der Standardisierung erzielt. Diese gilt es zunehmend herauszuarbeiten und auch gegenüber der Öffentlichkeit zu betonen. Über entsprechende politische und normative Aktivitäten werden beide Fachverbände das Thema weitertragen und versuchen, die Industrie bei der praktischen Umsetzung zu unterstützen.

Mit über 60 Teilnehmern aus Europa und den USA fand die zweite Ausgabe der SMCCreate Design Conference vom 7. bis 8. November in Prag statt. Die Konferenz wurde gemeinsam von der AVK und der European Alliance for SMC BMC organisiert, um den Einsatz von SMC zu fördern und Designern Werkzeuge für die Anwendung dieser vielseitigen Materialien zur Verfügung zu stellen.

Die Themen der SMCCreate 2023-Konferenz deckten das breite Spektrum des Designs mit Faserverbund-/Composites-Bauteilen in SMC- und BMC-Technologie ab, vom konzeptionellen Design bis zur Entwicklung, mit besonderem Schwerpunkt auf Recycling- und Nachhaltigkeitslösungen. 18 Referenten aus verschiedenen europäischen Ländern zeigten, wie sie im Umfeld der aktuellen Markttrends und veränderten Kundenbedürfnisse agieren und welche Lösungen ihre Unternehmen in Bezug auf Materialien, Leistung und vieles mehr anbieten.

Zur Einführung stellten Referenten – darunter CTC/Airbus und Teijin – verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für SMC- und BMC-Komponenten vor, darunter Flugzeuginnenräume, Fahrradboxen und Anwendungen in der E-Mobilität. Das Thema Nachhaltigkeit wurde umfassend abgedeckt, wobei Recyclinglösungen und -erfahrungen (Siemens, IDI, OC, AOC), der Einsatz nachwachsender Rohstoffe sowie neue LCA-Modelle der SMC BMC Alliance (LCS) hervorgehoben wurden.

Speziell für Designer wurde die Verwendung der SMC-Fluss- und Aushärtungsmodellierung (ESI, OC) sowie die SMC-Positionierung im Vergleich zu Aluminium (Spartners) vorgestellt. Der zweite Tag endete mit Beiträgen zu Prozessoptimierungsmöglichkeiten in der Bauteilfertigung, darunter Vorträge von Dieffenbacher, Netzsch und EBG.

Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. sucht die besten Innovationen im Bereich Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) / Composites in folgenden Kategorien:

• Innovative Produkte/Bauteile bzw. Anwendungen
• Innovative Prozesse bzw. Verfahren
• Forschung und Wissenschaft

Ziel des Innovationspreises ist die Förderung neuer Produkte/Bauteile bzw. Anwendungen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) sowie neuer Verfahren bzw. Prozesse zur Herstellung dieser FVK-Produkte.
Ein weiterer Preis geht an Universitäten, Hochschulen und Institute für herausragende wissenschaftliche Arbeiten in Forschung und Wissenschaft.

In allen Kategorien wird besonderer Wert auf das Thema „Nachhaltigkeit“ gelegt. Innovationen und die entsprechenden Firmen und Institutionen sollen ausgezeichnet werden, um so die Leistungsfähigkeit der gesamten Composites-Industrie öffentlichkeitswirksam darzustellen. Bewertet werden die Einreichungen von Experten aus dem Composites-Bereich. Die Preisverleihung findet am 24. Oktober 2023 während des JEC Forum DACH in Salzburg (24.-25.10.2023) statt.

Einsendeschluss für die Bewerbungsunterlagen ist der 14. April 2023. Nähere Angaben und Bewertungskriterien online.

Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e. V. hat gemeinsam mit dem IKK, Institut für Kunststoff und Kreislaufwirtschaft der Leibniz-Universität Hannover, eine umfassende Studie zum Composites-Recycling erarbeitet.

Sie bietet eine systematische und umfassende Übersicht über die anfallenden Abfallmengen und die aktuellen sowie zukünftig verfüg- und umsetzbaren Lösungen zum hochwertigen Recycling. Dabei werden die Vor- und Nachteile zu den verschiedenen Verfahren bewertet sowie relevante gesetzliche Vorgaben und Normen betrachtet.

Das Thema Nachhaltigkeit und Recycling ist auch in der Kunststoffindustrie immer wichtiger geworden. Gerade im Bereich Leichtbau haben Composites enorme Vorteile. Darüber hinaus können die Materialien aber auch in Bezug auf Nachhaltigkeit einen hohen Mehrwert liefern. Warum Composites vorteilhaft sind, wurde bislang wenig systematisch oder eher punktuell untersucht. Mit der jetzt veröffentlichten Composites-Recycling-Studie, die vom IKK-Institutsleiter Professor Hans-Josef Endres und Dr. Madina Shamsuyeva mit Unterstützung von Industrievertretern aus dem AVK-Expertenarbeitskreis erarbeitet wurde, liegt die erste große Untersuchung zum Thema Recycling von Composites vor.

„Für Composites gibt es ein hohes Potential, auch wenn viele glauben, Faserverbundkunststoffe lassen sich schwer recyclen. Trotzdem darf man nicht vergessen, dass nicht alles, was beim Recycling möglich ist, auch wirtschaftlich oder nachhaltig ist. Hier gilt es genau hinzusehen. Diese Studie ist deshalb so wichtig, um herauszufinden, wie der aktuelle Stand ist, wohin sich der Markt entwickeln kann und wo noch Potential schlummert“, stellt AVK-Geschäftsführer Dr. Elmar Witten fest.

Prof. Hans-Josef Endres ergänzt: „Die Studie zeigt, dass in einigen Bereichen mehr recycelt wird, z. B. bei den Thermoplasten, in anderen Bereichen jedoch noch nicht. Gerade beim chemischen Recycling ist der Reifegrad der Technologien noch nicht sehr fortgeschritten und manchmal sind auch Anlagekapazitäten noch nicht ausgelastet. Hier muss noch Pionierarbeit geleistet werden, um z. B. interdisziplinäre Geschäftsmodelle auszuarbeiten. Gleichzeitig gibt es Anwendungen für Composites, die schon heute aus technischer Sicht einfach zu recyceln wären und es ‚nur‘ an der Logistik und dem Willen fehlt. Aber auch eine Harmonisierung von Gesetzen und Normen sowie der Rechtsprechung wäre wünschenswert, um das Composites-Recycling weiter voranzubringen.“

Die Studie ist zum Preis von 799,- Euro (zzgl. MwSt.) bei der AVK im PDF-Format erhältlich (ermäßigter Preis für AVK-Mitglieder: 399,- Euro zzgl. MwSt.).

Mit über 60 Teilnehmern aus Europa und der Türkei fand vom 28.-29. Juni die erste SMCCreate Design Conference in Antwerpen statt. Die Konferenz wurde von der AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe und der European Alliance for SMC BMC gemeinsam organisiert. Die Themen deckten das breite Spektrum der SMC- und BMC-Herstellung ab, von der Entwicklung bis zu Nachhaltigkeitslösungen. 16 Referenten aus verschiedenen europäischen Ländern zeigten auf, worauf es bei der Bauteilherstellung und -konstruktion ankommt und welche Lösungen die Unternehmen bei Materialien, Leistung und vielem mehr anbieten.

Nach einem Überblick über die allgemeinen Marktentwicklungen und wie sich die wirtschaftlichen Anforderungen auf die Bauteilfertigung auswirken, lag der Fokus auf den Möglichkeiten, nachhaltiges Design mit SMC/BMC zu ermöglichen. Im zweiten Konferenzteil "Bauteilkonstruktion" wurden die Themen Konstruktion und Modellierung, Konstruktion mit Strukturanalyse und Strömungssimulation, Normen und Best-Class-Lösungen sowie Oberflächenmodifikation vorgestellt.

Ein eher neueres Feld wurde am zweiten Tag mit Carbon SMC beleuchtet, wobei Anwendungen im Bereich Mobilität und Automobil diskutiert wurden. Dabei ging es unter anderem um die Integration verschiedener Materialtechnologien und die Möglichkeit, auch hier Green-Deal-Strategien umzusetzen. Die Vorteile von SMC in Automobilkomponenten für die Elektrifizierung wurden näher erläutert. Den Abschluss der Konferenz bildete ein sportlicher Vortrag über die Entwicklung eines Carbon-SMC-Hinterrahmens für ein Downhill-Mountainbike.

SMCCreate 2022, the design conference jointly organized by the AVK and the European Alliance for SMC BMC takes place from 28-29 June 2022 in Antwerp, Belgium. Registrations are now possible.

This unique conference about design in SMC and BMC composite materials will provide valuable insights in the entire product design process from idea to part manufacturing, targeted both at experienced designers and at designers that are new in applying these versatile materials.

Within the time of only 1.5 day, the SMCCreate 2022 conference will cover a wide range of subjects, all relevant for designers in their selection of materials solutions that provide performance, cost efficiency, manufacturing ability and sustainability.

Program
15 lectures by international speakers from France, Germany, Italy, Spain, The Netherlands and the USA will present practical presentations about sustainability, part design, mobility and automotive applications. Equally current trends and developments in the European SMC/BMC market are on the agenda.

Date and Location
The SMCCreate 2022 Conference will be organized on June 28-29, 2022 in the Hilton Hotel in Antwerp (Belgium). The presentation language will be English. The programme, further details and registration information is available at www.avk-tv.de.

• Batteriedeckel aus SMC – Was Composites für die Elektromobilität leisten können

Die schnelle Entwicklung der Elektromobilität hat die gesamte Werkstoffentwicklung vor neue Herausforderungen gestellt. Besonders die Batterie, ein Herzstück der Elektrofahrzeuge, stellt ausgesprochen hohe Anforderungen an die eingesetzten Materialien und Lösungen.

Bei dem Batteriegehäuse (sog. Wanne) stellen metallische Werkstoffe in Profilform (vor allem Aluminium und spezielle Stähle) bezüglich der Crashanforderungen eine etablierte Lösung dar. Bei den Batteriedeckeln stehen verschiedene Lösungen in Wettbewerb. Je nach Konzept und Hersteller werden metallische (Aluminium, bzw. Stahl) sowie nichtmetallische Werkstoffe (Kunststoffe) bzw. deren Kombinationen eingesetzt.

Welche Anforderungen werden an die potenziellen Materialien für Batteriedeckel gestellt, um in Betracht gezogen zu werden?

Dieser Artikel betrachtet vorrangig die sehr guten Verwendungsmöglichkeiten von Sheet Molding Compounds (SMC). Fünf wichtige Merkmale der Funktion eines Batteriedeckels werden nachstehend kommentiert.

1.    Mechanische Eigenschaften

Das Batteriegehäuse besteht hauptsächlich aus Aluminium – bzw. Stahlprofilen, es kann allerdings auch im Aluminiumdruckverfahren hergestellt werden. Das Gehäuse beherbergt die Zellen, die Kühlung, die Verkabelung und schützt die Batterie vor Crash - / Crush – Schäden. Außerdem ist das Gehäuse ein Teil der gesamten Fahrzeugstruktur. Für die mechanischen Anforderungen des Batteriedeckels ist faserverstärkter Kunststoff (SMC) eine passende Lösung, die folgende Vorteile bietet:

•    gute Zug – und Biegefestigkeit erhöhen die Steifigkeit,
•    SMC ermöglicht die Verteilung dieser Eigenschaften über das gesamte Bauteil,
•    Verwendung verschiedenster Fasertypen und Glaskugeln ist möglich,
•    mögliche Fasersysteme, wie uni – und multidirektionale, sowie randomisierte Schnittfasern, erhöhen die mechanischen Eigenschaften,
•    lokale Verstärkungen der Wanddicken unterstützen diese Verbesserungen und
•    stabile und vorhersehbare Eigenschaften im breiten Temperaturbereich von minus 60°C bis 150°C und darüber hinaus, keine Versprödung, kein Schmelzen bzw. Aufweichen sprechen für diesen Werkstoff.

2.    Flammwidrigkeit und Temperaturbeständigkeit

Im Falle eines Batteriebrandes hat der Insassenschutz höchste Priorität, damit die Passagiere rechtzeitig das Fahrzeug verlassen können, das Elektrofahrzeug muss den sog. 'Run away test‘ bestehen. Ein Brand kann entstehen, wenn folgende Faktoren eintreten:

•    elektrische Überladung, Kurzschluss, Fehlfunktion der Steuerelektronik
•    mechanische Einwirkungen, wie z. B. ein Crash des Fahrzeuges.

Im Brandfall können Flammen oder heiße Gase mit Temperaturen von bis zu 1100°C auftreten, die feste Partikel der Zellen beinhalten, also wie ein Sandstrahlgebläse wirken. Dünne Blechdeckel widerstehen hier nur kurzzeitig, weshalb zusätzliche Platten aus Stahl oder Geweben verwendet werden müssen, um die Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
SMC bietet hier folgende Vorteile:
•    die Nutzung von unterschiedlichen Füllstoffen ergeben höchste Flammwidrigkeiten,
•    durch die Verwendung von einer Faserverstärkung wird eine Formstabilität und elektrische Isolation garantiert und
•    es gibt kein Spontanversagen aufgrund von Erweichen (Thermoplaste) oder Schmelzen (Metalle).

3.     Teilegeometrie und Werkzeugkosten

Batterien aus dem Bereich der Elektromobilität haben in der Regel große Dimensionen und ein komplexes Design, um die Zellmodule, Elektronik, Verkabelung und Kühlung aufnehmen zu können. Das führt zu reliefartigen Deckelformen, die als Metallversion nur durch einen mehrstufigen Tiefziehprozess hergestellt werden können.
SMC bietet hier folgende Vorteile:
•    Herstellung mit nur einem Werkzeug,
•    Bauteilhöhen von 20mm bis 800 mm sind im gleichen Teil möglich,
•    umlaufender Rand incl. Dichtungsnut ausführbar,
•    Materialschwindung ist einstellbar und kann auch als sogenannte Null-schwinder eingestellt werden,
•    partielle Wandstärkenerhöhungen für die Flammwidrigkeit sind möglich,
•    einstufiger Herstellprozess (Fließpressverfahren).

Bei der Montage gewinnt die Geometriegenauigkeit der SMC – Deckel eine besondere Wichtigkeit, wodurch die Dichtungspressung optimiert und der fast verzugsfreie Deckel einfach montiert werden kann.
Hier ist das SMC den metallischen oder thermoplastischen Lösungen deutlich über-legen.

4.     EMV Abschirmung

Wie alle Kunststoffe, hat SMC - im Gegensatz zu Metallen - keine elektromagnetische Abschirmwirkung. Daher müssen SMC Bauteile mit einem zusätzlichen Bauteil (Blech bzw. Folie) großflächig verbunden werden, was zusätzliche Kosten verursacht. Trotzdem bleibt ein SMC- Deckel mit entsprechender Abschirmungshilfe als Systemlösung absolut funktions- und wettbewerbsfähig.

5.      Emission

Da sich die Batteriegehäuse mit dem Interieur im Karosserieinnenraum befinden, sind Anforderungen an die Emissionseigenschaften (VOC und andere) zu erfüllen. Dies stellt folgende hohen Anforderungen an:

•    die chemische Zusammensetzung des Basisharzes,
•    das sorgfältige Rezeptieren,
•    die für die Aushärtung verantwortlichen Stoffe (Initiatoren, Inhibitoren, usw.),
•    die Sauberkeit in der Halbzeugproduktion und
•    die Kontrolle des Herstellungsprozesses.

All diese Elemente sind entscheidende Voraussetzungen, um die Emissionswerte unter Kontrolle zu bringen und nachhaltig zu garantieren. Dieser Herausforderung stellt sich die SMC Industrie und hat mittlerweile bewiesen, die notwendigen Mittel und Fähigkeiten zu haben, um die geforderten Emissionswerte zu erreichen.

Das Zusammenwirken aller oben genannten Faktoren zeigt eindeutig, dass Batteriedeckel aus SMC eine technische, die Sicherheit verbessernde und wirtschaftliche Alternative zu Bauteilen aus metallischen Werkstoffen darstellen. Es handelt sich also um einen optimalen Werkstoff für die Batterielösungen der E-Mobilität, der bereits bei einigen Fahrzeugen Verwendung in der Serienproduktion gefunden hat!