Aus der Branche

• Flame Retardancy for Composite Applications in the Transport Sector

Am 10.-11. Mai 2023 veranstaltete die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e. V. in Kooperation mit der FGK - Forschungsgesellschaft Kunststoffe e.V. in Berlin erstmals eine internationale, englischsprachige Fachtagung zum Thema Flammschutz.

In 18 kompakten Vorträgen informierten über 20 Experten knapp 80 Teilnehmer über Neuerungen, Anforderungen und Innovationen zu spezifischen Flammschutzeigenschaften bei Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen/Composites für den Transportbereich.

So gab es Vorträge von Industrievertretern von Saertex, BÜFA, Clariant, Diehl Aviation und Airbus, ebenso von Instituten wie den Fraunhofer-Instituten oder der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung. Es standen Vorträge zu den Themen Standardisierung, Rohmaterialien, Automotive oder Recycling auf dem Programm, aber auch Flammschutzmittel für Anschlüsse und Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge oder feuerhemmende Systeme für Schienenfahrzeuge oder feuerhemmendes CFK aus recyceltem CF-Vliesstoff wurden vorgestellt.

Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe hat 2021 erneut Innovationspreise an Unternehmen, Institute und deren Partner vergeben. Jeweils drei Composites-Innovationen aus den drei Kategorien „Produkte und Anwendungen“, „Prozesse und Verfahren“ sowie „Forschung und Wissenschaft“ wurden während des neuen Events JEC Forum DACH am 23. November 2021 ausgezeichnet, das in seiner ersten Ausgabe in Frankfurt stattfand.

„Auch in diesem Jahr waren wieder viele sehr interessante und vielversprechende Produkte und Verfahren dabei. Der Innovationspreis zeigt, wie leistungsfähig, wirtschaftlich und nachhaltig sich Faserverstärkte Kunststoffe und mit ihnen die Firmen und Institute präsentieren,“ erklärte AVK-Geschäftsfüher Dr. Elmar Witten. Die hochkarätig besetzte Fachjury ehrte in diesem Jahr u.a. folgende Innovationen:

Kategorie Forschung und Wissenschaft
Den 1. Platz in der Kategorie „Forschung und Wissenschaft“ erhielt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit der Bondline Control Technologie (BCT). Das innovative Verfahren dient der Qualitätskontrolle und -sicherung von Klebverbindungen. Kernelement ist ein poröses Gewebe, das mittels Epoxidklebstoff oder Matrixharz auf eine Fügefläche appliziert wird. Das Abschälen des Gewebes erzeugt eine chemisch reaktive und hinterschnittige Oberfläche und kann gleichzeitig als Adhäsionstest zum Untergrund dienen Die BCT bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Zum Beispiel können Abreißgewebe durch das BCT-Gewebe ersetzt werden, um Verbundbauteile mit optimierter Fügefläche herzustellen. Der kostengünstige Schältest kann in der Couponprüfung und zur Prozesskontrolle genutzt werden. Außerdem kann die kombinierte Haftprüfung und Oberflächenvorbehandlung zur Qualitätssicherung geklebter Reparaturen an Faserverbundstrukturen eingesetzt werden.

Den 2. Platz erhielt das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University und seinen Partnern AEROVIDE GmbH, Altropol Kunststoff GmbH, Basamentwerke Böcke GmbH, TechnoCarbon Technologies GbR mit „StoneBlade - Leichtbau mit Granit für die Windindustrie“. Die Innovation ermöglicht die Reduzierung von nicht-recyclefähigem Material im Rotorblattbau. Gleichzeitig wird das Gewicht reduziert und die mechanischen Eigenschaften zur Standsicherheit von Windkraftanlagen erhöht. Hierzu wird glasfaserverstärkter Kunststoff in den Blattkomponenten durch Hartgestein als naturbasiertes, kostengünstiges und verwertbares Leichtbaumaterial ersetzt. Die auf wenige Millimeter Dicke geschliffenen Gesteinsplatten werden in ein Faserverbund-Laminat mit Carbonfasern eingebracht und so für wechselnde Lastfälle stabilisiert. Das vorgespannte Material ist im Verbund druckstabil und kann ohne einen Verlust von Steifigkeit Zugkräfte im Dauerwechsellastfall aufnehmen.

Platz 3 ging an die Technische Universität Dresden – Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) mit dem Partner Mercedes Benz AG mit der interdisziplinären Entwicklung eines hochintegrierten induktiven Lademoduls für Elektrofahrzeuge. Das ultra-dünne Lademodul sollte dabei den Raum im Fahrzeugunterboden optimal ausnutzen ohne die Bodenfreiheit zu verringern. Dafür wurde ein interdisziplinärer Entwicklungsprozess angewendet und eine übergreifende elektrische, mechanische und prozesstechnische Charakterisierung von Hochfrequenzlitzen, ferromagnetischer Folie und Metalldrahtgeweben durchgeführt und ein Simulationsmodelll erstellt. Das Ergebnis ist ein Demonstrator für ein Ladesystem mit  einer Aufbauhöhe von 15 mm und einem Gesamtgewicht von 8 kg. Es erreicht eine Übertragungseffizienz von bis zu 92 Prozent bei 7,2 kW Nennleistung und aktiver Luftkühlung. Der Hardware-Demonstrator wurde in einem 3-stufigen Prozess unter Nutzung des RTM- und VARI-Verfahrens hergestellt.

Übersicht aller Preisträger in den drei Kategorien:
Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“
1. Platz: „Verkehrsschilder von Nabasco (N-BMC)“ – Nabasco Products BV und Lorenz Kunststofftechnik GmbH, Partner: Pol Heteren BV und NPSP BV
2. Platz: „Neuentwickeltes ultratoughes Vinylesterharz für den Großschiffbau“ Evonik Operations GmbH
3. Platz: „Lufteinlassgehäuse in Multi-Material-Design für Gasturbinen“ – MAN Energy Solutions SE, Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH und Leichtbau-Systemtechnologien KORROPOL GmbH
Kategorie „Innovative Prozesse und Verfahren“
1. Platz: „In-Mould Wrapping“ werkzeugfallende, folierte Faserverbundbauteile für Exterieur-Anwendungen– BMW Group, Partner: Renolit SE
2. Platz: „Adaptive automatisierte Reparatur von Composite-Strukturkomponenten in der Luftfahrt“ – Lufthansa Technik AG, Partner: iSAM AG
3. Platz: „Automatisierte Oberflächenvorbehandlung mittels VUV-Excimer Lampen – CTC GmbH
Kategorie „Forschung und Wissenschaft“
1. Platz: „Bondline Control Technologie (BCT)“ – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
2. Platz: „StoneBlade - Leichtbau mit Granit für die Windindustrie“ – Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, Partner: AEROVIDE GmbH, Altropol Kunststoff GmbH, Basamentwerke Böcke GmbH, TechnoCarbon Technologies GbR
3. Platz: „Interdisziplinäre Entwicklung eines hochintegrierten induktiven Lademoduls für Elektrofahrzeuge“ – Technische Universität Dresden – Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), Partner: Mercedes Benz AG

Die Ausschreibung für den nächsten Innovationspreis startet Ende Januar 2022.

Ergebnisse aktueller Untersuchungen zeigen, dass Unternehmen durch den einfachen Umstieg von veralteter Lasertechnologie auf modernen Inkjetdruck erhebliche Ressourcen freisetzen. Nur durch diesen einfachen Wechsel reduzieren Firmen in Europa ihren Stromverbrauch um rund 1,8 Milliarden kWh jährlich, senken dadurch ihre Energiekosten um 213 Millionen Euro und den CO2-Ausstoß um 409 Millionen Kilogramm¹. 2020 wird für viele Unternehmen in Europa ein wichtiges Jahr, da die Anforderungen an sie durch strengere Umweltgesetze steigen und die Gesellschaft wirksamere Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels von ihnen erwartet. In diesem Zusammenhang fällt eine Zahl ins Auge: Wenn alle europäischen Unternehmen auf Epson Business-Inkjet-Drucker umstellten, ließe sich jährlich eine CO2-Menge einsparen, die dem entspricht, was 29 Millionen Bäume in einem Jahr absorbieren². In kWh gemessen, könnten mit dieser Einsparung rund 1,2 Millionen Elektrofahrzeuge geladen werden.

Trotz der guten Entwicklung des Marktanteils von Business-Inkjet-Druckern gibt es noch Potenzial. So ist in den letzten vier Jahren der Marktanteil von Epson Inkjets stetig gestiegen, sodass der Hersteller laut IDC-Daten in Westeuropa jetzt einen Gesamtmarktanteil von 39 Prozent³ (Wert) hält. Dank dieser Entwicklung können bald weitere Umweltfaktoren ins Visier genommen werden, da Unternehmen dank Tintendruck nicht nur Strom und Kosten sparen, sondern zusätzlich durch den Druck entstehender Abfall (beispielsweise leere Verbrauchsmaterialien) reduzieren. Auch dieser Aspekt trägt zur zunehmenden Akzeptanz dieser Technologie bei.

Phil Sargeant vom Marktforschungsunternehmen IDC erläutert: „In den letzten Jahren sahen wir, wie sich Business-Inkjet-Drucker immer stärker gegen Laser durchsetzten. Besonders erfolgreich waren die Modelle von Epson und HP sowie in geringerem Maße die von Canon und Brother. Der Marktanteil der Tintentechnologie nimmt jährlich um fast zwei Prozent zu. Tintenstrahldrucker haben inzwischen eine breite Käuferschicht erreicht und mittlerweile basiert etwa jeder dritte verkaufte Bürodrucker auf dieser Technologie. In einigen europäischen Ländern liegt der Anteil sogar bei rund 40 Prozent.“

Epson hat kürzlich in einer Umfrage IT-Manager zu Investitionen in neue Technologien befragt. Dabei halten 58 Prozent eine Reduzierung der Kosten und 51 Prozent die Einstellung neuer Mitarbeiter für die wichtigsten Themen für Unternehmen der letzten zwei Jahre⁴.

Jörn von Ahlen, Leiter Marketing der Epson Deutschland GmbH, erklärt: „Dank kontinuierlicher Weiterentwicklung der Epson Inkjet-Drucktechnologie bringt eine Umstellung von Laser auf Tinte für Unternehmen spürbare Entlastungen bei den Kosten. Zudem lässt sich der CO2-Fußabdruck deutlich reduzieren. Eine kleine Veränderung in diesem Segment der IT-Ausstattung kann also in ökologischer und wirtschaftlicher Hinsicht sehr viel bewirken. Das geht so nur mit den Vorteilen, die unsere ‚kalte‘ PrecisionCore-Drucktechnologie bietet.“

[1] Methode geprüft vom TÜV Rheinland auf Basis des „typischen Energieverbrauchs“, gemäß Definition des „Energy Star“-Testverfahrens und in kWh pro Jahr. Modelle anhand IDC HCP Tracker 2019Q2 identifiziert (Daten 2015Q1 bis 2018Q4) und Installationsbasis 2018 in EU22-Unternehmen nach Angaben von IDC („Installed Base by Vertical, 2019Q2“).

[2] Aus verschiedenen Quellen übernommene Äquivalenzdaten – siehe Ende der Mitteilung

[3] IDC Quarterly Hardcopy Peripherals Tracker – Final Historical 2019 Q2 (Vergleich auf Basis von July-June Moving Annual Total (MAT) 2014/2015 und 2018/2019

[4] Gemäß 38 Prozent der Befragten besteht ein spürbarer Druck, CSR-Aspekte stärker zu berücksichtigen. 37 Prozent gaben an, dass aufgrund von Budgetknappheit keine neuen Mitarbeiter eingestellt werden können.

In der Kategorie „Industrie & Material“ setzte sich das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V. (TITK) im diesjährigen Wettbewerb gegen zahlreiche Mitkonkurrenten durch. Die flexiblen, metallfreien Heizfolien mit integriertem Überhitzungsschutz überzeugten die Jury unter Vorsitz von Prof. Dr. habil. Ulrich S. Schubert. Institutsdirektor Benjamin Redlingshöfer wertet den am 27. November 2019 in Weimar verliehenen Preis als herausragende Auszeichnung für eine exzellente Leistung in der wirtschaftsnahen Forschung sowie für den erfolgreichen Transfer von Forschungsergebnissen in die Industrie.

Weimar / Rudolstadt – Der Rudolstädter Wettbewerbsbeitrag lautete „PTC-ThermoMat“ – Effizientes Thermomanagement mittels flexibler, metallfreier Heizmaterialien auf Polymerbasis". Die Heizfolien mit dem sogenannten PTC-Effekt waren in diesem Jahr auch auf der Hannover Messe vorgestellt worden. Die Abkürzung PTC steht für „positive temperature coefficient“ und beschreibt die starke Zunahme des Widerstands mit der Temperatur. Getreu diesem Prinzip reduziert die Heizfolie ihre Leistung selbst, sie bringt also ihre eigene Thermosicherung mit. Ganz ohne zusätzliche Steuerungstechnik schützt sie so empfindliche Güter, Personen und Aggregate vor Hitzeschäden.

Das leitfähige Material kommt mit einer geringen Energiezufuhr aus und lässt sich in verschiedensten Dicken herstellen. Es ist flexibel, thermisch verformbar und unempfindlich gegenüber Strukturverletzungen. Verwendung finden kann es nicht nur in Elektrofahrzeugen, wo sich völlig neue Bereiche im Innenraum oder auch im Motorraum effizient erwärmen lassen. Einsatzgebiete eröffnen sich auch in elektrischen Fußboden- und Wandheizungen, Operationstischen, Wasserbetten, Sessel-Liften oder Aquarien.

„Erste Industriepartner haben wir bereits für diese Technologie“, sagt TITK-Direktor Benjamin Redlingshöfer. „Wir würden uns freuen, wenn der Innovationspreis dazu beiträgt, weitere Interessenten auf unsere Innovation aufmerksam zu machen. Möglicherweise können wir gemeinsam noch ganz andere Anwendungsfelder ausloten.“

Der geschäftsführende Direktor zeigt sich stolz auf das gesamte Team der TITK-Gruppe. Er dankt allen Forscherinnen und Forschern für ihr tagtägliches Engagement und gratuliert besonders dem verantwortlichen Team der Abteilung Funktionspolymersysteme mit Abteilungsleiter Prof. Dr. Klaus Heinemann, dem zuständigen Projektleiter Dr. Mario Schrödner sowie Dr. Thomas Welzel, Hannes Schache und Frank Schubert.