From the Sector

Die anstehende Verkehrswende ist eines der zentralen wirtschaftlichen und industriellen Themen unserer Zeit. Umweltschutz und ein möglichst nachhaltiger Umgang mit unserem Planeten und seinen endlichen Ressourcen sowie der Wunsch nach individueller Mobilität dürfen sich zukünftig nicht mehr gegenseitig ausstechen. Es gilt Lösungen zu finden, die beide Wünsche gleichberechtigt berücksichtigen.

In den letzten Jahren steht bei der Betrachtung möglicher Alternativer Antriebssysteme vor allem der Wechsel von klassischen Verbrennungsmotoren hin zur Elektro-Mobilität im Fokus. Auch wenn es zahlreiche weitere Optionen gibt, so ist diese das derzeit politisch und auch wirtschaftlich oftmals präferierte Modell, auf das die Automobilindustrie mit allen vor- und nachgelagerten Industriezweigen reagieren muss.

Auch für die Composites-Industrie ergeben sich neue Herausforderungen. Bislang ist der Transportbereich mit einem Anteil von 32 % das zweitwichtigste Anwendungssegment der Composites Industrie (vgl. Abb. 1). Betrachtet werden hier alle Lang- sowie Endlosfaserverstärkten Materialsysteme. Änderungen und neue Impulse in diesem so wichtigen Bereich haben, sowohl für die deutsche Industrie generell als auch für die Zulieferindustrie im Speziellen, einen fundamentalen Einfluss auf viele Akteure im Composites-Markt.

Bereits vielfach wurde in den letzten Monaten ein Abgesang auf die Composites im Automobilbereich angestimmt, da Leichtbau seinen Einfluss bei der E-Mobilität vermeintlich verloren habe. Dies muss sich, wenn man die reine Physik betrachtet, schon grundlegend als falsch herausstellen und wurde mittlerweile ja auch vielfach entkräftet. Darüber hinaus wird aber übersehen, dass Composites über ein enorm vielfältiges und breites Eigenschaftsniveau, auch über den Leichtbau hinaus aufweisen. Die Leichtbaumöglichkeiten sind nur ein Baustein der für den Einsatz von Composites, vor allem auch in der Elektromobilität spricht.

Wie genau Composites zukünftig eingesetzt werden können und wo sich die meisten Potenziale zeigen, dass war Thema einer Arbeitskreissitzung der AVK zum Thema "Werkstoffeigenschaften und -anforderungen für die E-Mobilität“. Mehr als 150 angemeldete Teilnehmer informierten sich am 24. März über den aktuellen Stand aus Forschung und Entwicklung sowie derzeitige und zukünftige Anwendungsszenarien.

Leitfähige Kunststoffe, Kunststoffe im Hochvoltbereich, aber auch direktgekühlte Motoren aus faserverstärkten Kunststoffen waren dabei ebenso Thema, wie neue Materialentwicklungen und konkrete Anwendungsfelder im PKW-Bereich.

Potenziale für den Einsatz von Kunststoffen und ganz speziell auch Composites zeigen sich beispielsweise im Bereich des Batteriegehäuses bzw. des Deckels der Batteriegehäuse.

Das Batteriegehäuse inklusive Deckel ist in einem Fahrzeug ein Teil der gesamten Fahrzeugstruktur. Das Gehäuse beherbergt die Zellen, die Kühlung, die Verkabelung und schützt vor Crash-/Crush- Schäden. Composites verfügen u. a. über eine gute Zug- und Biegefestigkeit und erhöhen die Steifigkeit. Darüber hinaus ist eine hohe Formstabilität und elektrische Isolation garantiert. Spontanversagen des Bauteils gibt es nicht. EV (electric vehicle)-Batterien haben in der Regel große Dimensionen und ein komplexes Design. Große Bauteile und komplexe Formen lassen sich mit Composites in einem Bauteil darstellen, mehrstufige Verarbeitungsprozesse entfallen. Dies sind nur einige der Vorteile, die durch den Einsatz von Composites entstehen können. Die Experten des AVK-Arbeitskreises waren sich einig: die Elektromobilität bietet vielfältige Chancen für Composites. Man muss als Industrie die sich bietenden Möglichkeiten gemeinsam angehen, um von den anstehenden Änderungen profitieren zu können. Darüber hinaus muss die Vorteilhaftigkeit der Materialien zukünftig noch besser nach außen und zu potenziellen Nutzern/Anwendern kommuniziert werden.

Deswegen wurde entschieden, die Arbeit gemeinsam fortzusetzen. Ein nächstes Treffen des Arbeitskreises „Werkstoffeigenschaften und -anforderungen für die E-Mobilität“ wird am 24.06.2021 stattfinden.
 

• Royal DSM, a global science-based company in Nutrition, Health and Sustainable Living, today announced that, for the first time, Dyneema® Composite Fabrics are used by Moncler in the Fall/Winter 2020 Grenoble collection, which fuses form and function into high performance skiwear.

Moncler Grenoble is born of a passion for research and implements cutting-edge technology to push the limits of its potential. The design team identified Dyneema® as an innovative fabric it could use to push the level of its performance to the next peak, incorporating the material into the new collection as a departure from the conventional use of cotton and polyester.

Sandro Mandrino, the Head of Design for Moncler Grenoble, was the first designer of the luxury fashion brand to incorporate Dyneema® into one of his creations through the Moncler Genius project. The Moncler Genius project advocates radical co-creation where multiple designers create their own signature collections in collaboration with the house. Together, these collections translate into one vision of the future and, as one of the nine designers, Mandrino’s interpretation of the future of fashion features Dyneema® Composite Fabric.

Using variations of the fabric in both white and black allowed Mandrino to bring his vision to life by merging skiwear, space suits and technology all in one. “ 3 Moncler Grenoble is first and foremost about performance,” states Mandrino, who integrated constructive solutions with fabric technology to develop a line that was meant to perform both on and off the ski slopes.

Dyneema®, the world’s strongest and lightest fiber, is 15 times stronger than steel yet light enough to float on water. The unmatched performance and protection of products made with Dyneema® have made it the material of choice in critical applications where failure is not an option for more than 30 years. In fabric form, Dyneema® is available in composites, denim, knits, wovens and hybrids for composite reinforcements. And because Dyneema® fabrics are made using Dyneema® fiber, they intrinsically provide high strength, low weight, waterproof and breathable properties – allowing designers to fuse the technical performance of ultra-light products with aesthetic design that doesn’t sacrifice strength or durability.

The Moncler team used the Grenoble collection as an opportunity to experiment and further understand the nature and behavior of Dyneema® fabrics, while simultaneously incorporating material performance with practical design. “Future collections will focus on expanding to new designs and fabric options in collaboration with DSM,” adds Mandrino.

“We are very excited to be working with the Moncler team to launch a collection of wonderful garments that allow people to explore the outdoors more safely and for longer periods of time,” states Marcio Manique, Global Business Director, Consumer & Professional Protection, DSM Protective Materials. “We look forward to further supporting Moncler as they develop innovative, high-tech garments that are also sustainably sourced through the introduction of bio-based Dyneema® fabrics.”

In line with DSM’s commitment to protect people and the environment they live in, the world’s first-ever bio-based ultra-high molecular weight polyethylene fiber was introduced in May 2020. Bio-based Dyneema® boasts the same exact performance as conventional Dyneema® with a carbon footprint that is 90 percent lower than generic HMPE. DSM and Moncler’s continued partnership will not only provide high performance, light weight garments for outdoor enthusiasts but also environmentally sustainable alternatives that contribute to a more circular economy.

Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein sind wichtige Entwicklungen für die derzeitige Gestaltung von Produktionen und Produkten. Um eine umfassende Einschätzung des Potentials von bio-basierten Composites zu erhalten, untersucht das AZL zusammen mit einem Industriekonsortium das Marktpotential, zukünftige Anwendungen und relevante Technologien für bio-basierte Composite-Materialien. Die 5-monatige Markt- und Technologiestudie startet am 22. Oktober 2020 und ist offen für interessierte Firmen. Firmen wie REHAU, ein Automotive Tier 1, Asahi Kasei, Johns Manville, Mahr Metering Systems sowie mehrere Materialhersteller beteiligen sich an der Studie.

Bio-Kunststoffe sind in der Industrie, vor allem in Verpackungsanwendungen etabliert. Es wird erwartet, dass der Markt für Biopolymere von 10,5 Milliarden USD im Jahr 2020 auf 27,9 Milliarden USD im Jahr 2025 wachsen wird. Gleichzeitig sind bio-basierte Rohmaterialien, wie Naturfasern, kosteneffektiv auf dem Markt erhältlich. Auch Composites mit Holz- oder Naturfaseranteilen werden zunehmend in Produkten eingesetzt.

Dr. Michael Emonts, Geschäftsführer des AZL: „Zusammen mit unseren Partnerfirmen wollen wir bisher noch unerkanntes Geschäftspotential für Composites mit aus bio-basierten Materialien identifizieren. Dazu wenden wir unseren etablierten Ansatz für Markt-/Technologiestudien an und tauchen ausgehend von einer detaillierten Marktanalyse tief in die technologische Bewertung von Technologien, Anwendungen und Business Cases.“

Ausgehend von einer detaillierten Marktsegmentierung, analysieren die Technologieexperten des AZL die verschiedenen Marktsegmente hinsichtlich ihrer Größe, ihres Wachstumspotentials, relevanter Akteure und existierender und zukünftiger Anwendungen. Die Teilnehmer der Studie erhalten für die identifizierten Anwendungen detaillierte Einsicht in die jeweiligen technischen und gesetzlichen Anforderungen sowie einen Überblick über Wertschöpfungsketten, Prozesse und Materialien. Im Folgenden werden die Stärken und Herausforderungen von Bio-Composites gegenüber konventionellen Materialien erarbeitet. Das Konsortium wählt die Komponenten mit dem höchsten Potential aus, für die geeignete Produktionsszenarien erarbeitet und im Rahmen einer Business-Case-Analyse hinsichtlich ihrer Kosten analysiert werden.

„Wir sind bei der AZL-Studie dabei, um dadurch neue Produktbereiche mit Bio-Materialien zu identifizieren und zu bewerten. Die technologischen Analysen der AZL-Studien haben uns bereits in der Vergangenheit geholfen, Neuentwicklungen anzustoßen,“ erklärt Dr. Steven Schmidt, Director Technology Platforms Materials bei REHAU die Motivation mit dem AZL und dem Industriekonsortium zusammen zu arbeiten. „Als einer der 50 Sustainability & Climate Leaders bringen wir bei REHAU umweltfreundliche Materialien in immer mehr Produkte. Überall, wo das Unternehmen tätig ist – von der Möbel-, über die Bau- bis hin zur Automobilindustrie – entwickelt und produziert REHAU bereits heute qualitativ hochwertige Produkte aus Recycling-Rohstoffen. Bis 2025 plant REHAU, seine Recyclingquote gruppenweit auf deutlich mehr als 15 Prozent zu erhöhen und gleichzeitig den CO2-Ausstoß um mindestens 30 Prozent zu reduzieren,“ ergänzt Dr. Steven Schmidt.

Bio-Composites werden auch Thema im anstehenden Lightweight TechTalk by AZL am 29. September 2020 sein. Experten aus Industrie und Academia werden in 6 Vorträgen Technologie- und Markteinblicke geben zu Nachhaltigkeit und Recycling von Composites. Die Anmeldung ist kostenfrei möglich unter: https://azl-aachen-gmbh.de/termine/recycling-of-composites/

Das Kick-Off des Projekts findet am 22. Oktober 2020 im Rahmen einer Video-Konferenz statt.

Weitere Hintergrundinformationen zum Projekt finden Sie unter folgendem Link: https://azl-aachen-gmbh.de/wp-content/uploads/2020/09/2020-251_OP_Bio-Bases_Composites.pdf

Hexcel has joined forces with a Lyon-based startup, LAVOISIER COMPOSITES. This company has developed CARBONIUM®, a new generation of material sourced entirely from carbon composite by-products generated by the French aerospace sector.

Hexcel supplies high-performance composite materials for the latest generation of aircraft such as the Airbus A350 XWB (53% composite structure). This has greatly contributed to the reduction of the aircraft's weight, thereby reducing its fuel consumption and carbon footprint. Composites are a significant first step toward tackling environmental and economic challenges, and eco-sourcing of the industry by-products also plays a key role.

CARBONIUM®, which was developed with a process based on three patents pending, reduces overall environmental impact by 40-50%, compared to equivalent products derived from virgin materials. Based on the "climate change" factor, the life cycle assessment carried out with Hexcel revealed that the up-cycling of by-products from the aerospace composites industry leads to a reduction in CO2 emissions of 13kg per kg of CARBONIUM® used.
In its first year of operation, LAVOISIER COMPOSITES has already enjoyed commercial success, including the launch of two top-of-the-range watch models by Swiss luxury watchmaker ULYSSE NARDIN using this new material.

From aircraft fuselages to watchmaking, the composites manufacturing cycle presents opportunities for reducing our impact on the environment.

The fourth edition of the ICNF - International Conference on Natural Fibers – Smart Sustainable Solutions will be taking place from 1-3 July 2019 in Porto, Portugal, is accepting extended abstracts of two full pages until 31st January 2019.
The Conference, focused on the latest scientific and technical advances in natural fibers will bring together more than 300 participants from universities, research and technological centers and companies.

Program topics
Following up the success of ICNF2017 held in Braga, Portugal, focusing on the topic ‘Advanced Materials for a Greener World’, next year’s ICNF is devoted to the topic ‘Smart Sustainable Solutions’.
The conference topics include:

•    New processes for natural fiber agriculture extraction and processing;
•    Natural fiber reinforced biopolymers;
•    Innovative natural fibers & structures;
•    Functional natural fibers;
•    Natural fiber modification techniques;
•    Advanced fibrous structures based on natural fibers;
•    Nanodimensional natural fibers;
•    Natural fiber based polymeric composites;
•    Green composites;
•    Natural fiber based cementitious composites;
•    Applications of natural fibers in high end sectors;
•    Analytics, modeling and prediction of properties and behavior;
•    Biomimetics;
•    Product development based on natural fibers;
•    Markets for natural fibers;
•    Sustainability of natural fibers: life cycle assessment studies;
•    Textile processing of natural fibers;
•    Properties & characterization of natural fibers & structures.

Natural Fibrenamics Award 2019
After the success of last editions, the Natural Fibrenamics Award is again included in the ICNF2019 program to award the best innovative products in the field of natural fibers. The innovative product applications will be shown during the Conference in a special showroom and evaluated by a selected jury in terms of innovation, design and functionality. The contest intends to be a showcase of the latest innovations in the field of natural fibers, both for the scientific and industrial communities.

The online abstract submission is open until January 31, 2019 at the official ICNF2019 website: www.icnf2019.fibrenamics.com