Fraunhofer LBF: Neuartige naturfaserverstärkte Compounds für die Verarbeitung im High Speed Additive Manufacturing

Die im "SEAM"-Verfahren gefertigten neuartigen naturfaserverstärkten Leichtbaukomponenten für einen Pick-up-Aufsatz helfen, Treibhausgase zu reduzieren - (Bild: Fiftyten, Stefan Decker).

Große und schwere Bauteile von Landfahrzeugen sollen in Zukunft leichter und nachhaltiger gestaltet werden können. Dieses Ziel verfolgt das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des Technologietransferprogramms Leichtbau (TTP LB) geförderte Forschungsprojekt "Eco2-LinE". Dabei werden Metallkonstruktionen teilweise durch leichte naturfaserverstärkte Kunststoffbauteile ersetzt. Um diese langzeitstabil und witterungsbeständig herstellen zu können, haben die Experten des Fraunhofer LBF ein spezielles Herstellungsverfahren für die Compounds entwickelt. Dabei handelt es sich um ein naturfaserverstärktes Compound mit besonderen Eigenschaften hinsichtlich Hydrophobie und Temperaturstabilität, so dass es nicht nur im „SEAM“-Verfahren verarbeitet werden kann, sondern die Bauteile auch für den Außeneinsatz geeignet sind. Mehr dazu zeigt das Forscherteam auf der Hannover Messe Messe, Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Halle 2, Stand B24.

Im Projekt „Eco2-LinE“ geht es darum, mit neuartigen naturfaserverstärkten Leichtbaukomponenten Gewicht einzusparen. Gleichzeitig soll der Herstellungsprozess hinsichtlich der Ökobilanz optimiert und eine verbesserte Recyclingfähigkeit nach mindestens der Lebensdauer des ursprünglichen Bauteils realisiert werden. Im Fokus stehen Sitzstrukturen für die Elektromobilität, Zugwagenübergänge und Pick-up-Aufbauten. Stauelemente, die Bestandteil eines Pick-up-Aufsatzes sind, werden im Druckverfahren hergestellt.

Neues Verfahren hydrophobiert Fasern und sorgt für Temperaturbeständigkeit
Die Fraunhofer-Forscher ersetzen Metallkonstruktionen teilweise durch leichte naturfaserverstärkte Kunststoffbauteile. Dazu nutzen sie das am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU etablierte additive Hochgeschwindigkeitsverfahren „SEAM“ (Screw Extrusion Additive Manufacturing). Dieses neue 3D-Druckverfahren sei achtmal schneller als herkömmliche 3D-Drucker. Um langzeitstabile und witterungsbeständige Bauteile aus naturfaserverstärkten Kunststoffen herstellen zu können, wird am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF ein eigenes Verfahren entwickelt. Es hydrophobiert die Fasern und macht sie temperaturbeständig. Im Mittelpunkt der Entwicklungen steht die kombinierte Modifizierung von Holzfasern durch Acetylierung und anschließende Epoxidharzbeschichtung.

Naturfasern als Bestandteil von Polyamiden
Durch die Beschichtung mit Epoxidharz wird eine erhöhte Temperaturbeständigkeit erreicht. Diese gilt als Voraussetzung, um die Fasern in Polyamide einarbeiten zu können, was bisher nicht möglich gewesen sei. Der Kundennutzen lasse sich am Beispiel eines Hochgeschwindigkeitszuges berechnen: Bei einem Zug mit 14 Übergängen und einer Laufleistung von 12,5 Millionen Kilometern lassen sich mit jedem eingesetzten nachhaltigen Übergangssystem 160 Kilogramm einsparen. Bezogen auf den gesamten Zug entspricht dies einer Einsparung von fast 115 Tonnen CO2-Äquivalent.

Weitere Informationen:
www.lbf.fraunhofer.de/de/projekte/co2-einsparung-leichtbaukomponenten-landfahrzeuge.html?utm_source=PI-ECO2-Line

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt

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