Aus der Branche

Geringes Gewicht, Verzicht auf Kabel und eine hochautomatisierte Fertigung maximal individualisierter Bauteile: Die gedruckte Elektronik bietet der Luftfahrtbranche viele Vorteile. Auf dem LOPEC Kongress 2019 geben Dennis Hahn vom Flugzeugbauer Airbus und Max Seißler vom Beratungs- und Technologieunternehmen Altran einen Überblick über die besonderen Anforderungen an fliegende Bauteile. Gemeinsam arbeiten sie am Standort Hamburg mit gedruckter Elektronik für die Flugzeugkabine. Im Interview erläutern sie die Herausforderungen und Visionen.

F: Seit wann interessiert sich die Luftfahrtbranche für gedruckte Elektronik?

Dennis Hahn: Hochschulforscher haben schon vor 20 Jahren erkannt, dass gedruckte Elektronik für den Flugzeugbau interessant ist und ihre Ergebnisse bei Airbus vorgestellt. Die Materialien entsprachen damals aber noch nicht den extrem hohen Sicherheitsanforderungen der Luftfahrt. Aber seitdem hat sich viel getan. Zusammen mit zwei Fraunhofer-Instituten und Altran haben wir Demonstratoren entwickelt und gemeinsam mit Altran weisen wir gerade nach, dass die gedruckte Elektronik reif ist für Anwendungen in der Luftfahrt.

F: Welche konkreten Anforderungen müssen die Materialien erfüllen?

Dennis Hahn: Wir untersuchen zum Beispiel die Entflammbarkeit. Dafür werden die Folien, auf die wir die Elektronik drucken, für 15 Sekunden über eine offene Flamme gehalten, wieder entfernt und müssen sich, wenn sie Feuer gefangen haben, innerhalb von 14 Sekunden selbst löschen – ein harter Test für Kunststoffe. Wie sich eine Kombination aus Folie, Tinte und Coating verhält, können selbst unsere Brandexperten nicht vorhersagen. Deswegen mussten wir zahlreiche Materialien testen.

Max Seißler: Wir haben zwar von Anfang an versucht Risiken zu minimieren und Materialien verwendet, die bereits luftfahrtzertifiziert sind. Aber wenn wir diese Werkstoffe für andere Anwendungen und in neuen Kombinationen einsetzen, kommen Tests hinzu. Und die Entflammbarkeit ist nur ein Thema. Die Bauteile müssen beständig sein gegen Feuchtigkeit und Kondenswasser, gegen aggressive Reinigungsmittel, Insektizide, extreme Temperaturen, Vibrationen und mehr.

• Erfolgreiche Übernahme des österreichischen Recyclingunternehmens Ecoplast Kunststoffrecycling GmbH

Borealis, ein führender Anbieter innovativer Lösungen in den Bereichen Polyolefine, Basischemikalien und Pflanzennährstoffe, gibt heute die vollständige Übernahme des österreichischen Kunststoffrecyclingunternehmens Ecoplast Kunststoffrecycling GmbH („Ecoplast“) bekannt. Das in Wildon, Österreich, ansässige Unternehmen verarbeitet jährlich rund 35.000 Tonnen Post-Consumer-Kunststoffabfälle von Haushalten sowie Industrieverbrauchern und verarbeitet diese in hochwertige LDPE- und HDPE-Rezyklate, die primär, aber nicht ausschließlich, für den Kunststofffolienmarkt bestimmt sind.

Borealis erwartet bis 2021 ein maßgebliches Wachstum des Marktes für rezykliertes PO („Polyolefine“). Auf dieser Zukunftsprognose basiert auch die strategische Überlegung der Übernahme. Das Unternehmen sieht PO-Recycling als zentralen Baustein seiner PO-Gesamtstrategie, da der Bereich großes Potenzial hat, die Wachstums- und Nachhaltigkeitsbestrebungen von Borealis zu unterstützen. Borealis ist ein Vorreiter seiner Branche, wenn es darum geht, die Eignung von Polyolefinen für die Kreislaufwirtschaft weiter zu verbessern. Im Jahr 2014 begann das Unternehmen, die Automobilindustrie mit High-End-Werkstofflösungen zu beliefern, die einen Anteil von 25 bzw. 50 % Post-Consumer-Rezyklaten aufwiesen. Borealis war außerdem der erste Hersteller von PO-Neumaterialien („Virgin PO“), der die Möglichkeiten mechanischen Recyclings untersuchte, indem er im Juli 2016 einen der größten europäischen Produzenten von Post-Consumer-Polyolefinrezyklaten – mtm plastics GmbH und mtm compact GmbH – übernahm. Seitdem investiert das Unternehmen laufend in die Entwicklung von Technologien und neuen Produkten im Bereich des Polyolefinkreislaufs.

„Borealis hat den steigenden Bedarf an Kunststoffrecycling erkannt und betrachtet die Kreislaufwirtschaft als Geschäftschance. Borealis arbeitet bereits seit langem mit Ecoplast zusammen, und diese Übernahme ist der nächste logische Schritt im Rahmen des Ausbaus unserer mechanischen Recyclingmöglichkeiten. Ecoplast stellt eine wichtige Ergänzung zu mtm in Deutschland dar und wird uns dabei helfen, schwierige Nachhaltigkeitsherausforderungen zu meistern und zu einem führenden Akteur im Polyolefinrecyclingsektor zu werden. Darüber hinaus wollen wir unsere Erfahrung nutzen, um eine effektive Blaupause für Kunststoffe, die sich am Ende ihrer Nutzungsdauer befinden, zu entwickeln, die in anderen Teilen der Welt angewandt werden kann“, erklärt Borealis’ Vorstandsvorsitzender Alfred Stern.

„Wir sind äußerst glücklich, dass das Geschäft mit einem so starken und zuverlässigen Partner wie Borealis erfolgreich abgeschlossen werden konnte, und wir freuen uns auf unsere künftigen, gemeinsamen Aktivitäten im Recyclingmarkt. Wir haben mögliche Synergien in zahlreichen operativen und strategischen Bereichen identifiziert, vor allem im Zusammenhang mit der Produktqualität, F&E und künftigen Anwendungen von Polyethylenfolienrezyklaten. Die Kombination von Ecoplast und Borealis hat das Potenzial, bahnbrechende Veränderungen am Markt zu bewirken“, ist Lukas Intemann, Ecoplast Managing Director, überzeugt.

Verpackungslösung aus 100% Kunststoffrezyklaten liefert weitere Bestätigung für Kreislaufwirtschaft
Borealis, ein führender Anbieter innovativer Lösungen für die Bereiche Polyolefine, Basischemikalien und Pflanzennährstoffe, gibt den erfolgreichen Marktstart einer neuen Verpackungslösung bekannt, die zur Gänze aus Post-Consumer-Rezyklaten (PCR, aus Haushaltsabfall hergestellte Kunststoffe) produziert wird. Diese nachhaltige Verpackungslösung wurde in enger Zusammenarbeit mit dem deutschen Produzenten von Konsum- und Industriegütern Henkel sowie zwei weiteren Partnern aus der Wertschöpfungskette entwickelt und ist ein weiterer Beweis dafür, wie mtm plastics GmbH, ein Teil der Borealis Gruppe, dabei hilft, die Eignung von Kunststoffen für die Kreislaufwirtschaft zu verbessern. Die Einführung dieser Verpackungslösung ist von wesentlicher Bedeutung für die Konsumgüterindustrie: ihre Robustheit unterstreicht, dass sich Kunststoffrezyklate in der Tat für eine Vielzahl anspruchsvoller Verpackungsanwendungen eignen – in diesem Fall für eine bekannte Klebstoffmarke von Henkel.

Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette bringt Kunststoffflasche und Düse aus 100% PCR-Material auf den Markt
Im Jahr 2016 erwarb Borealis den führenden deutschen Recycler mtm plastics GmbH, der damit Mitglied der Borealis Group wurde. Indem sie das Wissen aus ihren jeweiligen Fachbereichen sowie ihre jahrzehntelange Erfahrung als Hersteller neuwertiger Polyolefine bzw. als „Upcycler“ nutzen, erforschen Borealis und mtm plastics mit vereinten Kräften neue Wachstumschancen.

Eine Erfolgsgeschichte, die aus dieser Reise hervorgegangen ist, stellt ein vor kurzem abgeschlossenes Pilotprojekt mit Henkel dar, einem weltweit führenden Anbieter für Klebstoffe, Dichtstoffe und funktionale Beschichtungen. Die Unternehmen arbeiteten an der Entwicklung einer neuen Verpackungslösung auf Basis von Recyclingmaterial für Flaschen und Verschlüsse des „Made at Home“-Allzweckklebers, den Henkel unter seiner bekannten Marke „Pattex“ vertreibt. Das Ziel war es, neuwertiges Kunststoffmaterial, das üblicherweise für diese Art von Verpackung verwendet wird, durch ein rezyklatbasiertes Harz zu ersetzen. Dieses musste allerdings die unterschiedlichen Anforderungen an Materialien, die zur Verpackung von Klebstoffprodukten eingesetzt werden, erfüllen.

Nach der umfassenden gemeinsamen Anwendungsentwicklung wurde eine neue Flasche aus dem unternehmenseigenen Produkt Purpolen® PE entwickelt, einem hochwertigen Polyethylen-Regranulat, das von mtm am Standort in Niedergebra, Deutschland hergestellt wird. Die Produktion der Flaschen übernahm ein Partner aus der Wertschöpfungskette, KKT Kaller-Kunststofftechnik GmbH, ein Kunststoffverarbeiter aus Deutschland. Für die drei einzelnen Bestandteile der verstellbaren Auftragsdüse, die sowohl für filigranes als auch für großflächiges Kleben verwendet werden kann, wurde Purpolen® PP ausgewählt, ein hochwertiges Polypropylen-Regranulat, das von mtm produziert wird. Die Spritzdüsen wurden vom deutschen Kunststoffkomponentenhersteller bomo trendline Technik GmbH gefertigt.

Die neue Pattex „Made at Home“-Verpackungslösung bestand zahlreiche umfassende Anwendungstests, wie unter anderem einen dreimonatigen Lagertest sowie unterschiedliche Tests der mechanischen Eigenschaften. Das Produkt wurde im Jahr 2018 im europäischen Markt eingeführt.

„Als Hersteller neuer Polyolefine ist Borealis begeistert, zu den Pionieren zu zählen, die Kunststoffrezyklate in neuen Anwendungen verwenden“, erklärt Günter Stephan, Head of Borealis Circular Economy Solutions. „Auch wenn die Steigerung der Zirkularität von Kunststoffen immer mehr an Bedeutung gewinnt, müssen wir innerhalb unserer Branche nach wie vor den Beweis dafür erbringen, dass die Verwendung von Rezyklaten – und auch von 100%-PCR – sogar für anspruchsvolle Anwendungen eine geeignete und effektive Option darstellt. Dank der erfolgreichen Kooperation mit unseren Partnern aus der Wertschöpfungskette Henkel, KKT und bomo verhelfen wir Kunststoffen zu einem zweiten Leben und bringen sie damit einen Schritt näher an das Ziel einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe.“

„Unser Bekenntnis zu einer Führungsrolle im Bereich Nachhaltigkeit ist tief in den Werten unseres Unternehmens verankert“, erklärt Matthias Schaefer, Project Manager Global Packaging Engineering bei Henkel Adhesive Technologies. „Wir gehen in unserer Branche mit neuen Nachhaltigkeitsstrategien für Verpackungen voran. Deshalb haben wir unseren Pattex Made-at-Home Alleskleber als Pilotprojekt identifiziert, um den Einsatz von Rezyklaten anstelle von Neukunststoffen zu erforschen. Die konstruktive Zusammenarbeit mit unseren Partnern bestätigt die Eignung von 100%-PCR-Materialien für ein Klebstoffprodukt wie „Made at Home“. Damit unterstreichen wir unsere Führungsrolle im Bereich Nachhaltigkeitsbereich auch im Markt für Konsumentenklebstoffe.“

• Investitionen in nachhaltige Lack- und Klebstoffrohstoffe
• Neue Anlagen in Dormagen und Barcelona
• Deutliche Kapazitätssteigerung in Europa
• Erweiterte Produktion in China und den USA
• Vielfältige Anwendungen in Autos, Möbeln, Textilien und Schuhen

Covestro hat am Standort Dormagen eine neue Produktionsanlage für wässrige Polyurethan-Dispersionen (PUDs) in Betrieb genommen. Zusammen mit einer aktuellen Produktionserweiterung in Barcelona steigert das Unternehmen damit seine Kapazitäten in Europa signifikant. Um den weltweit wachsenden Bedarf zu decken, entsteht zurzeit auch eine neue Anlage in China, während die Produktion in USA wieder in Betrieb genommen und dabei modernisiert und erweitert werden soll.

Die neuen Kapazitäten sollen vor allem die steigende Nachfrage aus der Lack- und Klebstoffindustrie befriedigen: Weiterhin setzen Hersteller auf einen Ersatz lösemittelbasierender Produkte durch nachhaltigere wässrige Systeme mit gleich guten Eigenschaften. Die Entwicklung wird auch durch Vorschriften zur Senkung der Emissionen flüchtiger organischer Komponenten (VOC) vorangetrieben.

Führend bei Kapazität und Service

„Mit diesen Investitionen bereiten wir uns auf den weiterhin steigenden Bedarf an Polyurethan-Dispersionen vor und bauen unsere weltweit führende Position aus“, sagt Michael Friede, globaler Leiter des Segments Coatings, Adhesives, Specialties bei Covestro. „Dank unserer vielseitigen Produktion sind wir zugleich flexibel und können viele verschiedene Anforderungen erfüllen.“

Darin liegt auch der Schlüssel zu dem umfassenden Sortiment an PUDs, das Covestro anbietet. „Die maßgeschneiderten Produkte ermöglichen viele Anwendungen in ganz verschiedenen Branchen“, erläutert Michael Friede. „Damit schaffen wir Wachstumschancen und stärken die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden.“

Covestro ist der global führende Anbieter von PUDs und nimmt auch in der Forschung und Entwicklung sowie bei Prozesstechnologien eine Spitzenposition ein. Überall auf der Welt unterstützt das Unternehmen Kunden mit technischem Service.

Vielseitige Anwendungen

Polyurethan-Dispersionen sind sehr vielseitig einsetzbar. Produkte der Reihen Bayhydrol® UH, U und UV sowie Bayhytherm® sind zum Beispiel Bestandteil von Basislacken für die Erst- und Reparaturlackierung von Automobilen, außerdem von Holz- und Möbellacken sowie robusten Fußbodenbeschichtungen. Mit Dispercoll® U formulierte Klebstoffe finden Anwendung in der Möbel- und Schuhherstellung sowie in der Autoindustrie.

Auch bei der Herstellung von beschichteten Textilien und Polyurethan-Synthetiks spielen die lösemittelarmen Rohstoffe unter dem Namen Impranil® eine wichtige Rolle. PUDs des Baybond® Sortiments sorgen in Form von so genannten Glasfaserschlichten für robuste Kunststoff-Composites (glasfaserverstärkte Kunststoffe). Die Filmbildner haften sehr gut auf den Fasern, sind aber trotzdem elastisch genug, um im Verbund mit thermoplastischen Kunststoffen die nötige Stabilität zu gewährleisten.

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.“