Aus der Branche

Mit großer Sorge habe die Composites-Industrie feststellen müssen, dass das Technologietransfer-Programm Leichtbau des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) den Einsparzwängen des Bundeshaushalts zum Opfer gefallen sei. Dabei sei der Leichtbau als Schlüsseltechnologie für Deutschland im Koalitionsvertrag der Bundesregierung verankert und durch deren dann folgende Leichtbau-Strategie manifestiert gewesen. Wenn der Klimaschutz ein ernst gemeintes Anliegen der Bundesregierung sei, müsse das Technologietransfer-Programm Leichtbau weiter gefördert werden, so Composites Germany in seiner jüngsten Pressemitteilung.

Ohne Leichtbau werde es keinen ausreichenden Klimaschutz geben. Ein konkretes Beispiel: 70 % der Treibhausgasemissionen stammen aus der Nutzung von fossilen Rohstoffen wie Erdgas, Erdöl und Kohle, um hauptsächlich Energie zu gewinnen. Daher ist die Transformation in Richtung Erneuerbare Energiegewinnung z. B. durch Windenergie und grünen Wasserstoff von entscheidender Bedeutung für den Erfolg des European Green Deal. Beide Technologien sind ohne Leichtbau nicht umsetzbar: Windenergieanlagen nutzen den multimaterialen Leichtbau mit GFK, CFK, Holz und Metallen und die Lagerung des Wasserstoffs erfolgt in CFK-Behältern.

Durch den Leichtbau als Schlüsseltechnologie lassen sich sowohl Materialien in der Produktion sparen als auch Energie bei der späteren Nutzung der Produkte. Branchen wie unter anderem das Bauwesen, der Maschinenbau und auch der Schiffbau – aber auch generell der Transportsektor - können davon stark profitieren.

Mit dem Technologietransferprogramm Leichtbau (TTP LB) hatte das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) eine wichtige Unterstützung für eine erfolgreiche Transformation der in diesem Bereich tätigen Unternehmen geschaffen. Es war Innovations- und Transfertreiber für Energie- und Ressourceneffizienz und mitentscheidend für die Erreichung unserer ambitionierten Klimaschutzziele.
Auf europäischer Ebene hat die Composites-Industrie über das vom BMWK ins Leben gerufene European Lightweighting Network (ELN) Werbung für eine europäische Leichtbaustrategie gemacht und viele europäische Partner gefunden. Auch diese Initiative sei durch den Ausfall einer deutschen Unterstützung in Frage gestellt.

Die Unternehmen in Deutschland und insbesondere der Mittelstand stehen in einem internationalen Wettbewerb, den sie nur durch innovative und leistungsfähigere Produkte standhalten können, die im Sinne des Klimaschutzes nachhaltig zu gestalten sind. Wettbewerbsdruck entstünde insbesondere seitens der USA und China, die hohe Subventionen dafür bereitstellen.

Als Branchenvertreter appelliert der Verband an die Politik, sich wieder für das TTP LB und dessen Finanzierung im geplanten Umfang einzusetzen. Auch insbesondere für mittelständische Unternehmen und Startups müsse das Programm für deren Wettbewerbsfähigkeit und damit zur Sicherung und Schaffung zukunftssicherer Arbeitsplätze wiederbelebt werden, um auch zum Erhalt des Wohlstands in Deutschland beizutragen.

Das Innovationsnetzwerk FAKOSI - Komfort- und Sicherheitstechnologien für elektrische Leichtfahrzeuge (LEVs) wird für weitere zwei Jahre aus Mitteln des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert. Einen entsprechenden Antrag hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) bewilligt. Damit werden bis September 2025 weiterhin Fördermittel für die Entwicklung von innovativen Konzepten, Systemen und Komponenten im Bereich LEVs gestellt und die technologische Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) gestärkt. Hierbei werden Schwerpunkte in den Themen Insassen- und Fußgängerschutz, Unfallvermeidung, Crashsicherheit, persönliche Schutzausrüstung sowie in der Digitalisierung und Vernetzung von Systemen verfolgt.

Um die konkreten Entwicklungsbedarfe zu adressieren vereint FAKOSI Kompetenzen in Materialwissenschaften, Leichtbau, Fertigungsverfahren, Sensorik, Informatik und weiteren naturwissenschaftlich-technischen Fachrichtungen mit mittelständischen Herstellern und Dienstleistern aus den Bereichen Machine Vision, Embedded Systems und KI.  Der dadurch im Netzwerkverbund entstehende Technologie- und Wissenstransfer sichert insbesondere KMU eine hohe Wettbewerbsfähigkeit.

Aktuell sind acht Unternehmen und vier Forschungseinrichtungen an FAKOSI beteiligt. Interessierte Unternehmen und Forschungseinrichtungen sowie potenzielle Anwender:innen können weiterhin an dem Innovationsnetzwerk oder an den daraus entstehenden F&E-Projekten partizipieren. Im Zuge der Mitgliedschaft werden die Partner:innen aktiv bei der Identifizierung und Initiierung von Innovationsprojekten sowie der Sicherstellung von Finanzierungen durch Fördermittelakquise unterstützt.

Zwei Anträge auf ZIM-Projektförderung wurden im Rahmen von FAKOSI bereits bewilligt. Im Innovationsprojekt "AutoFL" strebt die Katulu GmbH den Aufbau eines automatisierten Federated Learning Ansatzes an. Unter Einbezug höchstmöglicher Data Privacy soll dieser Ansatz es kleineren und mittleren Unternehmen ermöglichen, fortschrittliche Techniken des Machine Learning zu nutzen, selbst wenn keine Data-Science-Expertise im Unternehmen vorhanden ist. Die Katulu GmbH mit Sitz in Hamburg ist auf die Entwicklung von industriellen FL-Lösungen spezialisiert. Das Unternehmen berät Industrieunternehmen aus Branchen wie Maschinenbau, Halbleiter und Chemie bei der Entwicklung souveräner und nachhaltiger Industrie 4.0-Lösungen. Im ZIM-Innovationsprojekt "WindMate" haben sich die Ventus Technologies GmbH und das Lehr- und Forschungsgebiet Fahrzeugsicherheit der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften zusammengeschlossen, um ein wegweisendes präventives Warnsystem vor starken Windböen im Straßenverkehr zu entwickeln. Durch den neuen digitalen Assistenten soll die Verkehrssicherheit für LKW und andere Nutzfahrzeuge windanfällige Fahrzeugklassen maßgeblich erhöht werden.

Ebenfalls wurde ein Antrag auf Forschungszulage für den Zeitraum von zwei Kalenderjahren erfolgreich bewilligt. Mit dem Forschungszulagengesetz (FZulG) haben Unternehmen und Start-ups einen Rechtsanspruch auf die steuerliche Förderung ihrer Aufwendungen für Forschung und Entwicklung (F&E). Die Forschungszulage kann für bis zu vier Jahren rückwirkend beantragt werden.

Die IWS GmbH hat das Netzwerkmanagement für FAKOSI übernommen und unterstützt die Partner:innen von der ersten Idee über die Suche nach passenden Projektpartner:innen bis zur Ausarbeitung und Koordination von Förderanträgen. Die Grundlage der Finanzierung der F&E-Vorhaben soll das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz bilden, das durch weitere Bundes- und EU-Programme ergänzt wird.

FAKOSI-Netzwerkpartner:innen: CESYS GmbH, GeBioM mbH, Katulu GmbH, Momes Gmb, SkySpirit GmbH,tagItron GmbH, Treo - Labor für Umweltsimulation GmbH, Ventus Technologies GmbH, BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH, Faserinstitut Bremen e. V. (FIBRE), Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften

Gemeinsam mit den Projektpartnern CG TEC, Cordenka, ElringKlinger, Fiber Engineering und Technikum Laubholz entwickeln die DITF einen neuen Faserverbundwerkstoff (CELLUN) mit Verstärkungsfasern aus Cellulose. Die Matrix des Werkstoffs ist ein thermoplastisches Cellulosederivat, das sich in industriellen Verarbeitungsverfahren wie Heißpressen oder Pultrusion verarbeiten lässt. CELLUN aus nachwachsenden Biopolymeren ermöglicht den Ersatz von Glas- oder Carbonfasern in der Herstellung industrieller Formteile.

Innerhalb des schnell wachsenden Segments des Faserverbund-Leichtbaus werden zunehmend Organosheeets eingesetzt. Organosheets sind vorkonsolidierte Platten-Halbzeuge mit einer Matrix aus thermoplastischen Kunststoffen und verschiedenen Verstärkungsfasern in unterschiedlichster textiler Ausführung. Die Thermoplastmatrix erlaubt die Verarbeitung der Organosheets mit in der Industrie etablierten „schnellen“ Verfahren wie Heißpressen, Thermoformen, Spritzgießen mit Organoblech-Einlegern oder Pultrusion. Die Verfahren erzeugen sehr gut recycelbare, hoch funktionalisierte Bauteile mit reproduzierbarer Qualität.

Die textile Verstärkung der Organosheets besteht vor allem aus Glas-, Carbon-, Basalt- oder Aramidfasern. Diese Fasern besitzen hohe Steifigkeiten und Zugfestigkeiten, sind jedoch in ihrer Herstellung und im Recycling energieintensiv und können nur in einem zunehmend minderwertigen Zustand recycelt werden.

Im Gegensatz dazu ist der an den DITF entwickelte CELLUN-Verbundwerkstoff eine wesentlich nachhaltigere Alternative. Für die Herstellung von CELLUN wird die Verstärkungskomponente aus nicht schmelzbaren Cellulosefasern sowie thermoplastischen, derivatisierten Cellulosefasern als Matrix zu einem Hybridroving kombiniert. Als cellulosische Verstärkungsfasern kommen Regeneratfasern der Firma Cordenka und die an den DITF entwickelten HighPerCell®-Cellulosefasern zum Einsatz.

CELLUN wird nun im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Verbundprojekts zur industriellen Reife weiterentwickelt. Die Aufgaben der DITF im CELLUN-Verbundprojekt sind vor allem die Herstellung von geeigneten Verstärkungsfasern auf Basis von Cellulose und die Einbettung der Fasern in die thermoplastische Cellulose-Derivat-Matrix. Das Material wird in den hauseigenen Technika zu technischen Hybridrovingen und zu Hybridtextilien weiterverarbeitet. Über Pultrusions- und Thermoformverfahren oder im Spritzguss können schließlich Formteile hergestellt werden, die die technischen Einsatzmöglichkeiten des neuen Materials veranschaulichen.

Im weiteren Projektverlauf liegt der Fokus auf der vollständigen Kreislaufführung des CELLUN-Materials nach dem End of Life (EOL). Dazu werden zwei unterschiedliche Ansätze erforscht. Einerseits besteht die Möglichkeit, CELLUN-Formteile ohne Qualitätsverlust thermisch umzuformen. Ein zweiter möglicher Weg besteht darin, das CELLUN-Material wieder chemisch in die einzelnen Komponenten zu trennen. Diese können dann erneut wieder zu 100% als neue Ausgangsmaterialien eingesetzt werden.

CELLUN-Werkstoffe werden als umweltfreundliche, ressourcenschonende und kostengünstige Alternative zu etablierten Verbundwerkstoffen im Leichtbau- und Automotivsektor Vorteile im Markt der technischen Halbzeuge bieten. Durch die Verwendung nachwachsender Biopolymere soll ein wesentlicher Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz geliefert werden: Einerseits können herkömmliche Kunststoffe auf Rohölbasis substituiert werden, andererseits können CELLUN-Verstärkungs- und Matrixfasern mit nur geringem Energieeinsatz und aus natürlichen Rohstoffen hergestellt werden.

• Projekt nach zweieinhalb Jahren Bauzeit trotz der pandemiebedingten Herausforderungen pünktlich und im vorgegebenen Kostenrahmen realisiert
• Neue, hochmoderne Lyocellanlage mit einer Kapazität von 100.000 Tonnen hilft dabei, die steigende Nachfrage nach nachhaltig erzeugten Fasern besser zu bedienen
• Wichtiger Meilenstein auf dem Weg in eine CO2-freie Zukunft

Die Lenzing Gruppe gab den Abschluss des wichtigen Lyocell-Ausbauprojektes in Thailand bekannt. Die neue Produktionsanlage, die mit einer Nennkapazität von 100.000 Tonnen pro Jahr einer der weltweit größten ihrer Art ist, hat die Produktion planmäßig aufgenommen und trägt dazu bei, die wachsende Nachfrage der Kunden nach Lyocellfasern der Marke TENCEL™ noch besser zu bedienen. Für Lenzing ist das Projekt zudem ein wichtiger Schritt zur Stärkung ihrer führenden Position auf dem Spezialfasermarkt und auf dem Weg in eine CO²-freie Zukunft.

Der Bau der Anlage im Industrial Park 304 in Prachinburi – ca. 150 Kilometer nordöstlich von Bangkok gelegen – begann im zweiten Halbjahr 2019 und verlief trotz der Herausforderungen durch die COVID-19-Pandemie weitestgehend nach Plan. Das Recruiting und Onboarding neuer Mitarbeiter:innen war ebenfalls erfolgreich. Die Investitionen (CAPEX) beliefen sich auf rund EUR 400 Mio.

„Die Nachfrage nach unseren holzbasierten, biologisch abbaubaren Spezialfasern der Marken TENCEL™, LENZING™ ECOVERO™ und VEOCEL™ nimmt kontinuierlich zu. Vor allem in Asien sehen wir ein enormes Wachstumspotenzial für unsere Marken, die auf nachhaltiger Innovation beruhen. Mit dem Produktionsstart der Lyocellanlage in Thailand hat Lenzing einen wichtigen Meilenstein in puncto Wachstum erreicht und unterstützt damit unser ehrgeiziges Ziel, die Textil- und Vliesstoffindustrie nachhaltiger zu gestalten“, so Robert van de Kerkhof, Mitglied des Vorstandes.

Die Lenzing Gruppe legte sich 2019 strategisch fest, ihre Treibhausgasemissionen pro Tonne Produkt bis 2030 um 50 Prozent zu reduzieren. Das Ziel für 2050: Klimaneutralität. Aufgrund der vorhandenen Infrastruktur kann der Standort in Thailand mit nachhaltiger biogener Energie versorgt werden und so einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Zusammen mit dem wichtigen Projekt in Brasilien und den erheblichen Investitionen an den bestehenden Standorten in Asien setzt Lenzing derzeit (mit über ca. EUR 1,5 Mrd.) das größte Investitionsprogramm der Unternehmensgeschichte um. Lenzing wird die Umsetzung der strategischen Projekte, die ab 2022 einen wesentlichen Beitrag zu den Einnahmen leisten, weiter vorantreiben.

Stark steigende Baustoffpreise, immer knapper werdende Rohstoffe sowie steigende Preise für CO2-Zertifkate und Strom erhöhen den Druck, klimafreundliche und doch wettbewerbsfähige Produkte zu verwenden und innovative Produkte, Verfahren und Prozesse dafür zu entwickeln.

Für diese Herausforderungen im Bauwesen bietet der Leichtbau mit Faserverbundwerkstoffen neue Lösungen und ein enormes Anwendungspotential. Bisher sind diese Werkstoffe im Bauwesen noch nicht in ausreichendem Umfang etabliert und bei vielen Entscheidern noch nicht Teil der Lösung. Deshalb treibt das Fachnetzwerk CU Bau des Composites United e.V. (CU) als nationale und internationale Plattform dieses Thema für seine Mitglieder aus Industrie und Wissenschaft voran.

Hybride Bauweisen
Roy Thyroff, im Netzwerk Composites United e.V. Geschäftsführer CU Bau: „Unser Ziel ist, dass die gesamte Bauwirtschaft – Architekten, Planer, Bauingenieure, Zulassungsstellen sowie Bauunternehmen – Bauprodukte mit faserverstärkter Beton- und Polymermatrix mit entsprechenden Zulassungen einsetzen kann.“ Dabei geht es nicht nur um Bauweisen mit faserverstärkten Kunststoffen und textilbewehrtem Beton, sondern darüber hinaus auch um hybride Bauweisen, wie z.B. Hybridbauwerke aus Holz und Carbonbeton. Denn faserbasierter, hybrider Leichtbau führt die besten Eigenschaften verschiedener Materialien klimafreundlich zusammen, bietet somit gegenüber herkömmlichen Baustoffen große Vorteile für den Klimaschutz und ermöglicht völlig neue Bauweisen.

Vorteile von Faserverbundwerkstoffen
Faserverbundwerkstoffe sind sowohl im Neubau als auch in der Sanierung dank ihrer umwelt- und ressourcenschonenden Eigenschaften im Vorteil. Neben der CO2-Reduktion liegen die wesentlichen Vorteil:

• in der Geschwindigkeit der Ausführung,
• dem geringeren Materialeinsatz,
• der Kostenreduktion,
• der Leistungsfähigkeit wie hoher Druck- und Biegezugfestigkeit,
• dem einfacheren Handling
• den geringeren Transportlasten,
• der Beständigkeit gegen Korrosion,
• der Flexibilität bei unterschiedlichen Schädigungsgraden eines Sanierungsfalls und
• der deutlich verlängerten Nutzungsdauer.