Leichtbau ist eine Möglichkeit, den CO2 -Ausstoß etwa von Fahrzeugen zu reduzieren. Auch bei den eingesetzten Materialien lässt sich der CO2 -Verbrauch durch den Einsatz von Biokunststoffen verringern. Die Entwicklung eines biobasierten duroplastischen Materials zeigt, dass sich Biokunststoffe für die Herstellung von SMC-Halbzeugen eignen.

Als Demonstrator wurde ein Heckspoiler gefertigt. Die Herstellung des Bauteils zeigte, dass das teilweise biobasierte Halbzeug sehr gute Fließeigenschaften aufweist. Auch das Füllen komplexer verrippter Strukturen ist unter konventionellen Verarbeitungsparametern möglich

Duroplast mit geringerer Dichte auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen

Composite-Halbzeuge

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Kunststoff Werkstoffe

Halbzeuge und Zwischenprodukte spanend

Biokunststoffe

Halbzeuge und Zwischenprodukte spanlos

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Leichter mit Biokunststoff

Naturfasern als Verstärkung für Kunststoffe sind unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit sehr interessant. In einem Forschungsprojekt wurde nun die Nutzung von Silphiefasern aus Abfällen der Biogasherstellung untersucht.

Die „durchwachsene Silphie“ wird in Deutschland für die Biogasherstellung angebaut. Aus den dabei entstehenden Gärresten lassen sich die Fasern der Pflanze herauslösen und anschließend für Verbundkunststoffe nutzen.

Aus Gärresten der Biogasproduktion werden Fasern für Verbundkunststoffe

Fasern

Leichtbau mit regionaler Pflanzenfaser

Die K 2022 bot eine riesige Auswahl an Neuheiten und Anwendungsbeispielen für und mit nachhaltigeren Materialien. Ein Überblick über die vorgestellten Nachhaltigkeits-Highlights.

Aus Abgasen werden Schuhe: Gentechnisch veränderte Bakterien machen aus Abgasen Ethanol, aus dem anschließend Kunststoff etwa für die Schuhe Cloudprime von On hergestellt wird. 

Thermoplastische Elastomere

Thermoplaste

Silikone

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

kunststoffe.de

Masterbatches

Additive

Polyethylen

Polylactid

Polyamide

Effektpigmente

Polypropylen

Kunststoff-Rezyklat

Silikonkautschuk

Kautschuk / Elastomere

Ist Bio das neue Normal?

Forschende haben ein neues Verfahren zur Herstellung von Carbonfasern auf Basis von Holz entwickelt, das sowohl Energie- und Materialkosten spart.

Aus Wasser gesponnene Lignin-Präkursorfasern, stabilisierte und carbonisierte Endlosfasern

16:9

Technik Trend

Neuer Rohstoff ersetzt etabliertes Verfahren

Jedes Jahr entstehen große Mengen an Textilabfällen. Ein Teil davon könnte als kostengünstige und biobasierte Verstärkungsfasern genutzt werden.

Uni Kassel: Aus Textilabfällen werden Kunststoffverbunde

Baumwolle als Faserverstärkung

Aus Textilabfällen werden  Kunststoffverbunde

Das IKT-Kolloquium 2023 zeigte: traditionell muss nicht altbacken heißen. Doppelveranstaltung und großes Thema gaben eine gelungene Kombination.

Der große Andrang zeigte: Das Thema für den Präsenzteil des diesjährigen Stuttgarter Kunststoffkolloquiums war klug gewählt.

Streifinger, Florian

Recycling

Umweltmanagement

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Kreislaufwirtschaft

Der gewundene Weg zur Klimaneutralität

Empa-Forschende haben ein Epoxidharz entwickelt, das sich reparieren und recyceln lässt – und zudem schwer entflammbar und mechanisch widerstandsfähig ist.

Recycelbar, reparierbar und schwer entflammbar: Das neue Epoxidharz kommt für verschiedene Anwendungen in Frage, etwa für faserverstärkte Kunststoffe, die im Fahr- und Flugzeugbau eingesetzt werden.

Harze, Epoxid

Duroplaste

Wie man Nicht-Recycelbares recycelt

In Teil 1 wurde das Potenzial herkömmlicher Salzkerne im Spritzguss herausgearbeitet. Nun werden Kurz- und Endlos-faserverstärkungen in einer NaCl Salzmatrix untersucht.

Schliffbild eines Salzkerns mit kontinuierlicher Naturfaserverstärkung

Kohlenstofffasern / -matten

Verstärkungsstoffe

Pressen

Maschinen für die spanlose Fertigung

Naturmaterialien

Werkstoffe für additive Verfahren

Entwicklung in Richtung eines robusten, wasserlöslichen, verlorenen Kernmaterials – Teil 2: nassgepresstes, faserverstärktes Salz

Der US-amerikanische Compoundeur Teknor Apex hat drei halogenfrei flammgeschützte, glasfaserverstärkte Polyamid-Compounds (PA) mit V-0-Klassifizierung vorgestellt.

Beispielanwendung Motorabdeckung in der Automobilindustrie

Elektronik

Automotive

Technische Kunststoffe

Glasfaserverstärkt und halogenfrei flammgeschützt

Für Leichtbauanwendungen etwa im Automobilbau hat BASF carbonfaserverstärkte Polyphthalamid-Typen (PPA) mit Füllgraden von 20, 30 und 40 % entwickelt.

Die carbonfaserverstärkten PPA sind u. a. als Ersatz für Aluminium und Magnesium gedacht 

PPA nun mit Carbonfaserverstärkung

Leichter Ersatz für Metall

Der Leichtbau gewinnt besonders im Automobilbau zunehmend an Bedeutung und ist Thema in zahlreichen Forschungsprojekten. Welch hohes Potenzial das Faser-Direkt-Compoundieren von Arburg hierfür bietet, zeigt das Verbundprojekt MoPaHyb – Modulare Produktionsanlagen für Hybridbauteile.

Mit der Kombination aus Spritzpressen und FDC-Verfahren lassen sich, wie bei dieser Sitzlehne, bisher nicht herstellbare Bauteildimensionen umsetzen

MoPaHyb-Projekt: Leichtbauverfahren FDC in Kombination mit Spritzpressen

Hybridtechnik

Spritzgießen

Faserverarbeitung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Pressen von Kunststoffen

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Langglasfaserverarbeitung im großen Stil

Kleinwindenergieanlagen lassen sich aktuell im Binnenland kaum rentabel betreiben . Die Partner EAB Gebäudetechnik Luckau GmbH und das Fachgebiet Polymerbasierter Leichtbau der BTU Cottbus-Senftenberg haben dieses Manko nun behoben: Passive Smartblades aus 3D-gedruckten Formwerkzeugen passen sich den Windverhältnissen an. Dies gelingt durch einen intelligenten Lagenaufbau und dessen Biege-Torsions-Kopplung.

Das neuentwickelte Rotorblatt ist speziell für Schwachwindregionen geeignet und passt sich eigenständig an die Windlast an

Additiv gefertigte FKV-Formwerkzeuge für FKV-Bauteile von Kleinwindenergieanlagen

Glasfasern / -matten

Simulation Produkt- / Formteildesign

Software

Simulation

Finite Methoden

Ingenieurwissenschaften

Technische Mechanik

Windkraft

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Analysetools, FEM

Additive Fertigung

Hocheffiziente adaptive Faserverbund-Rotorblätter

Für die Simulation des mechanischen Verhaltens kurzfaserverstärkter Kunststoffe steht eine Vielzahl kommerzieller Softwaretools zur Verfügung. Das gegebene Angebot erfordert eine Entscheidung in der Planung moderner Entwicklungsprozesse hinsichtlich eines geeigneten Software-Tools. Für diese Auswahl ist eine geeignete Methodik notwendig. Mit der in dieser Untersuchung vorgestellten Methodik wird das mechanische Verhalten eines PP-GF30 durch vier kommerzielle Tools simuliert. Es zeigt sich, dass sich hinsichtlich des Materialversagens unter mehraxialer Belastung wesentliche Unterschiede zwischen den verwendeten Tools ergeben. Damit wird eine methodische Basis für die Auswahl einer am besten geeigneten Software für den jeweiligen Anwendungsfall gelegt.

Bewertungsmethodik kommerziell erhältlicher Homogenisierungs-Software für die optimierte Simulation des mechanischen Verhaltens kurzfaserverstärkter Kunststoffe

Wenn ein Werkzeugbauer und ein Heißkanalhersteller sich zusammentun und vor ausgewählten Kunden für eine bestimmte Technik trommeln, ist klar, dass davon beide profitieren wollen. Weniger klar ist, warum diese lange bekannte Technik nicht längst eine noch größere Verbreitung gefunden hat.

Die drei sehr unterschiedlichen Teile eines Seitentürmoduls können in einem Werkzeug in hoher Qualität gefertigt werden, weil sich Druck, Fließgeschwindigkeit und Volumen der Schmelze in jeder Kavität feinfühlig regeln lassen

 Siebenwurst und HRSflow veranstalten gemeinsame Kundentage

Doriat, Clemens, Dr.

Montage

Montagetechnik

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Normalien und Heißkanaltechnik

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Stanzmaschinen, Kunststoff

Sondermaschinen

Stanzpressen

Stanzwerkzeuge

Heißkanalsysteme

Es bleibt in der Familie

CFK-Bauteile sind häufig unter rauen Umweltbedingungen im Dauereinsatz und werden bei Beschädigung einfach durch neue Bauteile ersetzt. Mit einem neuen Verfahren können defekte CFK-Strukturen nun deutlich einfacher lokal repariert werden.

Bild 1. Übersicht über das simulationsgestützte Reparaturverfahren für CFK-Bauteile: Die Methode ermöglicht eine gezielte Reparatur der Schadstelle 

Verfahren zur Reparatur von CFK-Bauteilen ohne Spanen

Kunststofffasern

Reparieren statt austauschen

Isoco und V Frames vereinbaren mit Lehvoss Exklusivität bei Faserverbundwerkstoffen, einschließlich langer Carbonfaser- und Biopolymer-Carbon-Compounds.

Isoco und V Frames vereinbaren mit Lehvoss Exklusivität bei Faserverbundwerkstoffen. Im Fokus der strategischen Zusammenarbeit stehen auch Bio-Carbon-Compounds. Diese sollen die Umweltbilanz der Leichtbau-Fahrradrahmen weiter verbessern.

V Frames ist bereits erfolgreich in die Massenproduktion von spritzgegossenen Carbon-Rahmen, -Gabeln, -Cockpits und anderen Komponenten für mehrere OEMs eingestiegen und strebt aktuell ein Volumen von 1 Mio. Komponenten an, die bis 2027 im Isoco-Werk in Schmiedefeld, Thüringen, produziert werden sollen.

Nun liegt der Hauptfokus auf der Steigerung der Leistungsfähigkeit der Rohstoffe. Mit diesem Schritt sollen zukünftige Rahmen leichter und schlagfester werden. Zum Einsatz kommen dann Werkstoffe deren E-Module von derzeit 32.000 MPa auf langfristig bis zu 50.000 MPa erhöht werden, was die Steifigkeit der Komponenten weiter erhöht.

Das Unternehmen produziert bereits die laut eigener Aussage nachhaltigsten Fahrradrahmen der Welt und reduziert den CO2-Fußabdruck um 64 % im Vergleich zur traditionellen Rahmenproduktion mit Aluminium gemäß einer Lebenszyklusanalyse (LCA) der Universität Linz, Österreich. Darüber hinaus konzentrieren sich V Frames und Werkstoffpartner Lehvoss auf Compounds, die recycelte Fasern aus verschiedenen Branchen enthalten, und recyceln ihre Produkte am Ende ihrer Lebensdauer zu 100 % zu neuen Fahrradkomponentenprodukten. Das macht die Lieferketten unabhängig von Asien, da die gesamte Produktion in Deutschland angesiedelt ist und grundsätzlich just-in-time arrangiert werden kann.

Derzeit liegt die Produktionskapazität von Isoco bei knapp drei Millionen Rahmen pro Jahr. Der reduzierte Transportaufwand von Materialien und Teilen führt zu einer erheblichen Reduzierung des CO2-Fußabdrucks. Die Entwicklungskooperation mit Lehvoss soll die Umweltbilanz weiter verbessern, indem erstmals carbonfaserverstärkte Biopolymere in die Fahrradrahmen- und Komponentenproduktion eingeführt werden.

Geschäftsführer Michael Müller erläutert: „Lehvoss ist ein ausgezeichneter Partner für die Entwicklung, Produktion und Prüfung von Hochleistungsmaterialien. Mit diesen Schritten konnten wir die Grenzen unserer Technologie auf ein neues Niveau verschieben.“ Beispielsweise hat der Buddy Electric / Isoco X1-Rahmen den Fallgewichtstest mit 23 kg bei einer Fallhöhe von 1120 mm bestanden. Das für diese Hochleistungsrahmen verwendete Material ist jetzt auch für Dritte verfügbar. Weitere Materialien werden derzeit entwickelt und getestet, beispielsweise das weltweit erste biobasierte Langcarbonfasermaterial für das Wasserinjektionstechnologie (WIT)-unterstützte Spritzgießen.

„Als weltweit führender Materialentwickler war die Lehvoss-Gruppe schon immer führend bei der Entwicklung von carbonfaserverstärkten Hochleistungsmaterialien für viele verschiedene Branchen. Daher unterstützen wir bereits seit mehreren Jahren die Entwicklung von V-Frames-Technologie und -Produkten und testen kontinuierlich neue Materialien“, sagt Rene Warnick, Leiter Forschung und Entwicklung bei Lehvoss Customized Polymer Materials. Mit Fahrradrahmen und anderen Fahrradkomponenten biete V Frames einige der anspruchsvollsten Produkte in Bezug auf Produktsicherheit und Leistung in diesem Technologiesegment. „Die hohe Geschwindigkeit der Produktverbesserung, die wir bei V Frames sehen, macht sie zum perfekten Partner für uns, um die Grenzen der Materialeigenschaften in den kommenden Jahren weiter zu erhöhen“, so Warnick weiter. Die im Rahmen dieser Kooperation auf den Markt gebrachten neuen Materialien stellen für das Unternehmen laut eigener Aussage eine völlig neue Generation dar:

<ul><li>Biobasierte Langfasermaterialien für das WIT-Spritzgießen</li><li>Biobasierte Polyamide verstärkt mit kurzen Carbonfasern</li><li>Ökonomische, ökologische und leistungsoptimierte Werkstoffe auf Basis von PA, Carbonfaser- und Glasfasercompounds</li></ul>

„Wir freuen uns sehr, nach mehreren Jahren intensiver Zusammenarbeit die Unterzeichnung einer Exklusivitätsvereinbarung für unsere neuen Materialien mit V Frames und ISOCO bekannt geben zu können“, so Eric Folz, Senior Business Development Manager bei Lehvoss. Dazu gehöre die maßgeschneiderte Entwicklung optimierter Materialien in Kombination mit WIT, abgestimmt auf die Anwendungsbereiche und deren exklusive Produktion für V-Frames

Lehmann&Voss&Co. KG Werk Hamburg-Wandsbek 

https://www.lehvoss.de

Nachhaltiges Leichtgewicht: Der CO2-Fußabdruck des X1-Rahmens aus Kohlefaserverbundwerkstoff ist um 68 % geringer als bei der Herstellung eines herkömmlichen Aluminiumrahmens.

Spritzgießwerkzeug für die Fahrradkomponenten von V Frames