nach oben
Meine Merkliste
Ihre Merklisteneinträge speichern
Wenn Sie weitere Inhalte zu Ihrer Merkliste hinzufügen möchten, melden Sie sich bitte an. Wenn Sie noch kein Benutzerkonto haben, registrieren Sie sich bitte im Hanser Kundencenter.

» Sie haben schon ein Benutzerkonto? Melden Sie sich bitte hier an.
» Noch kein Benutzerkonto? Registrieren Sie sich bitte hier.
Ihre Merklisten
Wenn Sie Ihre Merklisten bei Ihrem nächsten Besuch wieder verwenden möchten, melden Sie sich bitte an oder registrieren Sie sich im Hanser Kundencenter.
» Sie haben schon ein Benutzerkonto? Melden Sie sich bitte hier an.
» Noch kein Benutzerkonto? Registrieren Sie sich bitte hier.

« Zurück

Ihre Vorteile im Überblick

  • Ein Login für alle Hanser Fachportale
  • Individuelle Startseite und damit schneller Zugriff auf bevorzugte Inhalte
  • Exklusiver Zugriff auf ausgewählte Inhalte
  • Persönliche Merklisten über alle Hanser Fachportale
  • Zentrale Verwaltung Ihrer persönlichen Daten und Newsletter-Abonnements

Jetzt registrieren
English
Merken Gemerkt
31.07.2018

Durchbruch bei Kohlenstoff-Leichtbauanwendungen

ILK-Mitarbeiter forscht an Hightech-Fasern aus Papier

Das braune Lignin ist ein Abfallprodukt der Papierindustrie. Schon bald soll es zur Herstellung von ökologischen Kohlenstofffasern eingesetzt werden. Die etablierten schwarzen Kohlenstofffasern werden auf der Basis von Erdöl oder Pech produziert (© Muhannad Al Aiti)

Das braune Lignin ist ein Abfallprodukt der Papierindustrie. Schon bald soll es zur Herstellung von ökologischen Kohlenstofffasern eingesetzt werden. Die etablierten schwarzen Kohlenstofffasern werden auf der Basis von Erdöl oder Pech produziert (© Muhannad Al Aiti)

Muhannad Al Aiti, ein Nachwuchswissenschaftler an der TU Dresden und am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V., hat erforscht, wie Kohlenstofffasern aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden müssen, um den hohen Anforderungen von Automobilindustrie und Windenergie-Branche zu entsprechen.

Seit mehr als 60 Jahren versuchen Forscher aus der ganzen Welt hochwertige Fasern aus biogenen Abfallprodukten herzustellen, seit 20 Jahren konzentriert sich die Forschung auf Lignin. Aber erst durch die Forschungsergebnisse von Al Aiti sei umfänglich bekannt, wie nachhaltige Hochleistungsfasern erfolgreich hergestellt werden können. Damit sei der Startschuss für eine ökologische, kostengünstige und massentaugliche Alternative aus Sachsen zu klassischen Kohlenstofffasern gefallen.

Kohlenstofffasern auf der Basis des nachwachsenden Rohstoffs Lignin

Besonders leicht und äußerst stabil: Kohlenstofffasern, auch Carbonfasern genannt, sind das aktuelle Lieblings-Material vieler Ingenieure. Automobilindustrie, Windenergie-Branche sowie Raum-, Luft- und Schifffahrt nutzen das Verbundmaterial aus Kohlen- und Kunststoff bevorzugt für Leichtbauanwendungen. So kann Gewicht und Kraftstoff gespart und die Leistung gesteigert werden. Bisher werden Kohlenstofffasern jedoch überwiegend aus Erdöl oder Pech hergestellt. Das ist teuer, verbraucht endliche Ressourcen und kann die steigende Nachfrage bald nicht mehr decken.

Al Aiti hat sich für die Herstellung von Kohlenstofffasern auf der Basis des nachwachsenden Rohstoffs Lignin entschieden. Lignin macht ca. 20 bis 30% der Trockenmasse verholzter Pflanzen aus. Es ist ein Abfallprodukt der Papierindustrie, das massenhaft und kostengünstig zur Verfügung steht.

„Jedes Jahr fallen etwa fünfzig Millionen Tonnen Lignin in der Papierindustrie an, die bisher fast vollständig wieder verbrannt werden. Schon lange versuchen Wissenschaftler weltweit, massentaugliche Lignin-basierte Kohlenstofffasern herzustellen. Mich hat interessiert, wie Lignin kostengünstig aufbereitet und zu Fasern verarbeitet werden kann, um dem Massenmarkt zu genügen. Die hohen Herstellungskosten der etablierten Kohlenstofffasern blockieren den Durchbruch am Markt bisher“, so Al Aiti.

Neuer Forschungsansatz

Schon Edison suchte 1882 für seine Glühbirne nach Kohlenstofffasern aus nachwachsenden Rohstoffen. In den 1950er-Jahren nahm die Forschung nach alternativen Ausgangsstoffen für die Hightech-Fasern insbesondere in der Luft- und Raumfahrt wieder Fahrt auf. Seither suchen Ingenieure, Werkstoffwissenschaftler und Chemiker weltweit nach geeigneten Rohstoffen und Produktionsbedingungen, um ökologische Kohlenstofffasern herstellen zu können – mit bestimmten mechanischen Eigenschaften und zu einem Preis, der vor allem für die Automobilindustrie und Windenergie-Branche attraktiv sein muss.

Bisherige Forschungen konzentrieren sich dabei auf die chemische Zusammensetzung. Der Nachwuchswissenschaftler aus Dresden hat einen anderen Ansatz verfolgt: Al Aiti hat sich Material und Produktionsprozess aus physikalischer und chemischer Perspektive angeschaut und jeden einzelnen Herstellungsschritt untersucht. Dadurch konnte er einen umfangreichen Kriterienkatalog erstellen, an dem Wissenschaft und Wirtschaft nun ablesen können, wie erfolgsversprechend die eigenen ökologischen Kohlenstofffasern sind.

Spinnverfahren zur Herstellung Lignin-basierter Kohlenstofffasern

Aktuell forscht Al Aiti weiter am Produktionsprozess der nachhaltigen Hightech-Fasern. Ab Mitte August wird er Experimente an der Technischen Universität Tampere, Finnland, durchführen. Nur dort kann er die Lignin-basierten Kohlenstofffasern mit einem speziellen Spinnverfahren herstellen. Ziel ist, Lignin in einem industrialisierbaren Prozess so aufzuarbeiten, dass daraus leistungsfähige, kostengünstige und massentaugliche ökologische Kohlenstofffasern entstehen. Die Forschungsergebnisse dazu sollen noch in diesem Jahr veröffentlicht werden.

Der Forscher Muhannad Al Aiti

Muhannad Al Aiti ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden (TUD) und führt die experimentellen Arbeiten zu seiner Promotion am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) unter der Betreuung von Prof. Gert Heinrich durch. Er kam 2009 als Stipendiat von Syrien nach Deutschland. Einen Teil der Forschungsergebnisse hat Al Aiti gemeinsam mit einem interdisziplinären Team aus TUD und IPF kürzlich in der Fachzeitschrift „Progress in Materials Science“ veröffentlicht.

Das große internationale Interesse an der Forschungsarbeit von Al Aiti führte sofort nach der Veröffentlichung zu etlichen Vortragseinladungen, der Anfrage zu einem Forschungsaufenthalt in Australien und nach einem gemeinsamen Forschungsprojekt auf EU-Ebene. (Red.)

Weiterführende Information
  • Recycling langer Kohlenstofffasern
    Kunststoffe 05/2018, Seite 77 - 81

    Recycling langer Kohlenstofffasern

    Entwicklung eines bebinderten LrCF-Bands mit hoher Faserorientierung

    Um die Eigenschaften von Recyclingfasern für strukturelle Anwendungen bestmöglich auszunutzen, wird ein bebindertes rCF-Band mit hoher...   mehr

    Diesen Artikel bieten wir Ihnen mit freundlicher Unterstützung der Honda R&D Europe (Deutschland) GmbH kostenlos als PDF-Datei zum Download an.

Unternehmensinformation

TU Dresden - Institut für Leichtbau u. Kunststofftechnik

Holbeinstr. 3
DE 01307 Dresden
Tel.: 0351 463-38142
Fax: 0351 463-38143

keine Kommentare
Diesen Artikel kommentieren





Über die Verarbeitung Ihrer personenbezogenen Daten zum Zweck der Kommentierung von Inhalten informiert Sie unsere Datenschutzerklärung.
Newsletter

Sie wollen keine Kunststoffe-News verpassen?
Hier kostenlos anmelden


Beispiel-Newsletter ansehen

Wörterbuch Kunststofftechnik

Fast 2000 Fachbegriffe in sieben Sprachen helfen Ihnen bei der Kommunikation mit Ihren Geschäftspartnern.


Zum Wörterbuch Kunststofftechnik