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16.11.2020

AVK-Innovationspreis 2020

Je drei Preisträger für innovative Anwendungen, Prozesse und Forschung

Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. hat wieder ihre renommierten Innovationspreise vergeben. Innovative und vor allem auch nachhaltige Vorschläge aus den drei Kategorien „Produkte und Anwendungen“, „Prozesse und Verfahren“ sowie „Forschung und Wissenschaft“ wurden dabei von einer Expertenjury ausgezeichnet.

  • (© Kai Forusinski

    Auf Platz 3 in der Kategorie „Produkte und Anwendungen“ kam die „brandsichere Composite Metall Hybridstruktur LEO Brandschutzsandwich mit integriertem Hyconnect Stahl-Glashybridverbinder“ der Saertex GmbH & Co. KG und der Hyconnect GmbH. Es handelt sich dabei um eine 3D-verstärkte Composites-Sandwich-Struktur, in die Brandschutzlagen eingebracht werden, die im Brandfall isolieren und kühlen. Dabei können Standard-Epoxidharze bei der Vakuuminfusion verwendet werden. Bereits in diesem Prozess wird eine hybride Glas-Metallstruktur integriert, die es ermöglicht mit klassischen Metallbauteile zu verschweißen und eine brandsichere Verbindung zu generieren. Diese Brandschutzdecklage bildet im Brandfall eine Dämmschicht und schützt zusätzlich das Sandwich-Bauteil und die hybride Verbindung. Im Gegensatz zu den klassischen Metallverbunden kann durch dieses Produkt das Gewicht um bis zu 55 Prozent reduziert werden (© Kai Forusinski)

  • (© cidetec)

    Den zweiten Platz erreichte die Firma cidetec aus Donostia-San Sebastian in Spanien mit ihren „wiederaufbereitbaren, reparierbaren und recyclingfähigen duroplastischen Verbundwerkstoffen (3R-Composites) für wettbewerbsfähigere und nachhaltigere Industrien“. Durch dynamische und kovalente Bindung entstand eine neue Generation duroplastischer Verbundwerkstoffe, die zusätzlich zu den bekannten Leistungsmerkmalen weitere, bislang in dieser Form noch nie dagewesene Eigenschaften aufweisen. Sie können einfach wiederaufbereitet, recycelt oder repariert werden. Darüber hinaus sind alle für die Herstellung von 3R-Verbundwerkstoffen benötigten Rohstoffe bereits kommerziell verfügbar, sodass deren industrielle Umsetzung problemlos erfolgen kann (© cidetec)

  • (© Fraunhofer ICT)

    Den ersten Platz in der Kategorie „Produkte und Anwendungen“ gewann der „direktgekühlte Elektromotor mit integralem Leichtbaugehäuse aus faserverstärktem Kunststoff – DEmiL“ des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT, Pfinztal, zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie und Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Dieser Hochleistungs-Elektromotor zeigt, dass faserverstärkte Kunststoffe das Gewicht und die Baugröße im Vergleich zur üblichen Metallbauweise verringern können. Ermöglicht wird der Einsatz der Phenol- und Epoxidharz-Formmassen durch ein neuartiges, im Gehäuse integriertes Kühlsystem, das die im Motor entstehende Verlustwärme direkt am Ort ihrer Entstehung abführt. Die Kühlkanäle werden funktionsintegriert direkt im Formgebungsverfahren eingebracht. Der Motor erreicht eine Dauerleistung von 58 kW bei einem Gewicht von 10,5 kg. Die Leistungsdichte von 5,5 kW/kg stellt einen neuen Maßstab für großserienfähig herstellbare Elektromotoren dar (© Fraunhofer ICT)

  •  (© Faserinstitut Bremen)

    Mit dem 3. Platz in der Kategorie „Prozesse und Verfahren“ wurde ein Verfahren des Faserinstituts Bremen (FIBRE) und des Fraunhofer IFAM ausgezeichnet: „Hybridguss – Herstellung intrinisischer CFK-Aluminium-Verbundstrukturen im Aluminiumdruckgießverfahren“. Mit diesem neuen Verfahren können Aluminiumlegierungen und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe verbunden werden, indem die Thermoplastschicht aufgeschmolzen wird. Gleichzeitig erzeugt die Thermoplastschicht eine elektrochemische Trennung zwischen der Kohlenstofffaser und der Aluminiumlegierung und verhindert eine Kontaktkorrosion. Die Festigkeit wird in der Grenzfläche zwischen der Thermoplastschicht und dem Aluminium erreicht. Das Verfahren ist ressourcenschonend und erlaubt eine Serienfertigung und kann durch das Leichtbaupotenzial den CO2-Ausstoß bei Fahrzeugen reduzieren (© Faserinstitut Bremen)

  • (© DLR)

    Der „Omega Stringer völlig von der Rolle“ des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) kam auf Platz 2. Durch diesen neuen Fertigungsprozess können Omega-förmige Versteifungselemente aus Kohlenstofffaser-Epoxidharz-Prepregs hergestellt werden. Der Fertigungsprozess erlaubt die effiziente Herstellung von Stringern zu geringen Kosten, ressourcenschonend und in großen Stückzahlen. Die Gesamtkette kombiniert die AFP-Technologie (automated fiber placement), die einseitige Membranumformung, auch Hotforming genannt, und die Autoklavaushärtung. Das Besondere an dem neuartigen Fertigungsprozess ist das simultane Formen von Querschitten mit positiven und negativen Krümmungen (© DLR)

  •  (© TU Dresden/ILK/Robin)

    Platz 1 in der Kategorie „Prozesse und Verfahren“ erhielten die Robin GbR und das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden mit dem Verfahren „Robotised Injection Molding“ (Robin). Durch den Einsatz von Kohlenstofffasern in einem Composite-C-Bügel einer Spritzgießmaschine ist es gelungen, die Maschine mit einem Gewicht von unter 140 kg zu bauen. Dadurch kann die Maschine z.B. an einem Roboter befestigt und frei im Raum bewegt werden. Diese Mobilität in der Anlagentechnik führt zu einer größeren Flexibilität des Spritzgießprozesses bei der Fertigung von hybriden Bauteilen, gleichzeitig lassen sich die Leichtbauprodukte ressourcenschonend herstellen (© TU Dresden/ILK/Robin)

  • (© LKT)

    Platz 3 in der Kategorie „Forschung und Wissenschaft“ ging an den Lehrstuhl für Kunststofftechnik (LKT) der Universität Erlangen mit dem Projekt der „material- und energieeffizienten Herstellung von Turbinen-Struts durch die integrative Kombination duroplastischer faserverstärkter Werkstoffe“. Das sogenannte Duro-IMF-Verfahren, das im Zuge der Forschungsarbeit entwickelt wurde, ermöglicht die effiziente Herstellung von komplexen duroplastischen Faserverbund-Bauteilen im Duroplastspritzgießen. Das Verfahren kombiniert endlosfaserverstärkte Prepregs und kurzfaserverstärkte Formmassen im One-Shot-Prinzip. Durch die Abstimmung der Werkstoffmodifikation und die intelligente Prozessführung reagieren die Harzsysteme der Werkstoffe während der Aushärtung im Werkzeug irreversibel miteinander, sodass ein Hybridbauteil mit hoher Verbundfestigkeit, niedrigem Gewicht und hoher Temperaturbeständigkeit entsteht. Zudem wird eine Reduzierung des Energieaufwands und der Zykluszeit um über 50 Prozent erzielt (© LKT)

  • (© Fraunhofer ICT)

    Auf Platz 2 kam das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT), Pfinztal, mit „wissenschaftlichen Grundlagen zur industriellen Anwendung des thermoplastischen Resin-Transfer Molding-Verfahrens (T-RTM)“. Dieses Forschungsprojekt bewertet den negativen Einfluss von Feuchtigkeit im T-RTM. Im Prozess wird das Wasser kompensiert, um die frühere Reaktionsgeschwindigkeit bei fast gleichen Polymereigenschaften wieder herzustellen. Mit einem neu entwickelten Simulationsmodell kann der Prozess durch die Modellierung der Prozesskinetik gezielt gesteuert werden. Dies führt zu einer hohen Effizienz des Verfahrens und ermöglicht die Produktion von T-RTM-Bauteilen in der Serienfertigung (© Fraunhofer ICT)

  •  (© FH Münster)

    In der Kategorie „Forschung und Wissenschaft“ wurde mit dem 1. Platz die FH Münster mit der Einreichung „Untersuchung und Zähmodifizierung neuer hochtemperaturbeständiger ungesättigter Polyesterharze und ihrer Duromere“ ausgezeichnet. Das UP-Harz erreicht eine Glasübergangstemperatur (TG ) von beinahe 250°C. Die bisher höchste gemessene HDT liegt bei etwa 180°C. Die photochemische und thermische Reaktivität liegt signifikant höher als bei vergleichbaren hochtemperaturbeständigen Vinylestern und -urethanen. Der Zähmodifzierer wurde auf Basis von Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisaten entwickelt und erhöht die Zähigkeit bei Temperaturen zwischen 100 und 160 °C deutlich. Gleichzeitig wird die Reaktivität erhöht und die Oberflächenqualität des Laminats verbessert. (© FH Münster)

  • Das Kühlsystem des direktgekühlten Elektromotors „DEmiL“ ist im Leichtbaugehäuse aus faserverstärktem Kunststoff  integriert  (© Fraunhofer ICT)

    Das Kühlsystem des direktgekühlten Elektromotors „DEmiL“ ist im Leichtbaugehäuse aus faserverstärktem Kunststoff integriert (© Fraunhofer ICT)

  • Spritzgießwerkzeug zur Herstellung des Elektromotorgehäuses  (© Fraunhofer ICT)

    Spritzgießwerkzeug zur Herstellung des Elektromotorgehäuses (© Fraunhofer ICT)

  • Prozessszenario zur Funktionalisierung einer Fahrzeugunterbodenstruktur mit zwei gekoppelten Robin-Systemen  (© TU Dresden/ILK/Robin)

    Prozessszenario zur Funktionalisierung einer Fahrzeugunterbodenstruktur mit zwei gekoppelten Robin-Systemen (© TU Dresden/ILK/Robin)

  • (© LKT)

    Der Duro-IMF-Prozess wird mit einer neu entwickelten Werkzeugtechnik für eine Duroplast-Spritzgießmaschine umgesetzt. Die Prepregs werden zu Prozessbeginn im unbeheizten Zustand über ein Handlingsystem mit pneumatischen Greifern zugeführt. Bei der Schließbewegung wird durch im Werkzeug integrierte Haltestifte das Prepreg vom Handlingsystem übernommen, ohne dass es zur Schädigung oder Verschiebung der Endlosfasern kommt. In der weiteren Schließbewegung erfolgen die Umformung und die Konsolidierung des endlosfaserverstärkten Prepregs. Die zur Umformung benötigte Temperierung des Prepregs wird dabei ausschließlich über die Werkzeugabwärme bereitgestellt. Direkt im Anschluss an die Formgebung wird das endlosfaserverstärkte Prepreg mit der kurzfaserverstärkten duroplastischen Formmasse angespritzt und damit funktionalisiert. Die Härtezeit im Spritzgießzyklus wird entsprechend für die Aushärtung des Prepregs und der Formmasse genutzt. Die zu einem starken chemischen Verbund zwischen duroplastischer Spritzgieß- und Umformkomponente führt (© LKT)

  • (© Faserinstitut Bremen)

    Prozesskette zur Herstellung intrinsischer CFK-Aluminium-Verbundstrukturen im Aluminiumdruckgießverfahren Zur Demonstration der Übertragbarkeit der hybriden Verbindung auf eine industrielle Anwendung wird ein Halteelement (Bracket) aus dem Flugzeugbau im Hybridgussverfahren umgesetzt. Dabei werden im Tailored-Fiber-Placement-Verfahren (TFP) lastpfadgerecht abgelegte Hybridrovings aus Kohlenstofffasern und PEEK-Fasern zunächst zu einem CFK-Bauteil konsolidiert und im anschließenden Druckgießprozess mit Aluminium lokal umgossen und wärmebehandelt (© Faserinstitut Bremen)

  • / Industrielle Anwendung des T-RTM-Verfahrens: Der Hochdruck-RTM-Prozess zur Herstellung von Hochleistungsfaserverbunden läuft auf einer Hydraulikpresse mit Hochdruck-Injektionseinheit  (© Fraunhofer ICT)

    / Industrielle Anwendung des T-RTM-Verfahrens: Der Hochdruck-RTM-Prozess zur Herstellung von Hochleistungsfaserverbunden läuft auf einer Hydraulikpresse mit Hochdruck-Injektionseinheit (© Fraunhofer ICT)

  • Schematische Darstellung der einzelnen Schritte in der T-RTM Prozesskette  (© Fraunhofer ICT)

    Schematische Darstellung der einzelnen Schritte in der T-RTM Prozesskette (© Fraunhofer ICT)

  • Die Epoxymatrix der 3R-Composites kann durch die Zugabe eines (nichttoxischen) chemischen Mittels leicht aufgebrochen werden. Auf diese Weise lässt sich das Fasergelege unbeschädigt wiederherstellen  (© cidetec)

    Die Epoxymatrix der 3R-Composites kann durch die Zugabe eines (nichttoxischen) chemischen Mittels leicht aufgebrochen werden. Auf diese Weise lässt sich das Fasergelege unbeschädigt wiederherstellen (© cidetec)

  • Das ausgehärtete 3R-Composite kann zu Flocken oder Pellets gemahlen werden, die sich dann thermomechanisch recyceln lassen. Dazu wird das Material auf 80 °C über die T(g) aufgeheizt und zu einem neuen kurzfaserverstärkten 3R-Verbundwerkstoff verpresst  (© cidetec)

    Das ausgehärtete 3R-Composite kann zu Flocken oder Pellets gemahlen werden, die sich dann thermomechanisch recyceln lassen. Dazu wird das Material auf 80 °C über die T(g) aufgeheizt und zu einem neuen kurzfaserverstärkten 3R-Verbundwerkstoff verpresst (© cidetec)

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„Wir sind sehr froh, dass auch 2020 wieder so viele sehr gute Einreichungen eingingen. Es lief vieles ein wenig anders als gewohnt“, so der Jury-Vorsitzende Gerhard Lettl, und weiter: „Das erste Mal wurde die Preisverleihung als Internet-Event durchgeführt. Es zeigt sich aber überall, dass jeder das Beste aus der Situation macht. Die positiven Entwicklungen im Bereich der faserverstärkten Kunststoffe gehen weiter. Wir erwarten auch in Zukunft viel Innovatives mit und durch diesen wichtigen Werkstoff.“

Preisverleihung erstmals im Internet

Die Preisverleihung erfolgte wegen der Covid-19-Pandemie erstmals als Online-Event am 12. November 2020. Viele Innovationen der Preisträger werden dieses Jahr erneut in einer Innovationspreisbroschüre präsentiert. Diese wird auf der AVK-Webseite (https://www.avk-tv.de/innovationaward.php) zur Verfügung gestellt.

Details zu den ausgezeichneten Objekten der Entwicklung und Anwendung verrät unsere Bildergalerie oben. Hier alle Preisträger mit dem Titel ihrer Einreichung in einer kurzen Übersicht (cd)

Preisträger in der Kategorie „Produkte und Anwendungen“

1. Platz: „Direktgekühlter Elektromotor mit integralem Leichtbaugehäuse aus faserverstärktem Kunststoff – DEmiL“

Preisträger: Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT), Pfinztal
Partner: Karlsruher Institut für Technologie, Sumitomo Bakelite Co., Ltd.

2. Platz: „Wiederaufbereitbare, reparierbare und recyclingfähige (3R) duroplastische Verbundwerkstoffe für wettbewerbsfähigere und nachhaltigere Industrien“

Preisträger: cidetec, Donostia-San Sebastian, Spanien

3. Platz: „Brandsichere Composite Metall Hybridstruktur LEO Brandschutzsandwich mit integriertem Hyconnect Stahl-Glasshybridverbinder“

Preisträger: Saertex GmbH & Co. KG, Saerbeck
Partner: Hyconnect GmbH, Hamburg

Preisträger in der Kategorie „Prozesse und Verfahren“

1. Platz: „Robotised Injection Moulding (Robin)”

Preisträger: Robin GbR, Dresden, und Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden

2. Platz: „Omega Stringer völlig von der Rolle“

Preisträger: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Braunschweig

3. Platz: „Hybridguss – Herstellung intrinsischer CFK-Aluminium Verbundstrukturen im Aluminiumdruckgießverfahren“

Preisträger: Faserinstitut Bremen e. V.
Partner: Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Bremen

Preisträger in der Kategorie „Forschung und Wissenschaft“

1. Platz: „Untersuchung und Zähmodifizierung neuer hochtemperaturbeständiger ungesättigter Polyesterharze und ihrer Duromere“

Preisträger: Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik (PuK), Fachhochschule Münster
Partner: BASF SE Global New Business Development, Leibniz-Institut für Polymerforschung e. V., Saertex multicom GmbH

2. Platz: „Wissenschaftliche Grundlagen zur industriellen Anwendung des thermoplastischen Resin Transfer Molding-Verfahrens (T-RTM)“

Preisträger: Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT), Pfinztal

3. Platz: „Die material- und energieeffiziente Herstellung von Turbinen Struts durch die integrative Kombination duroplastischer faserverstärkter Werkstoffe“

Preisträger: Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Uni Erlangen-Nürnberg
Partner: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Gubesch Group, Schmidt Gesellschaft für Werkzeug- und Formentechnik mbH (WFT), Christian Karl Siebenwurst GmbH, Raschig GmbH

Unternehmensinformation

AVK-TV GmbH

Am Hauptbahnhof 10
DE 60329 Frankfurt

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