Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mais statt Erdöl: Maschinenbauer der TU Chemnitz entwickeln Spielzeug aus Biokunststoff

31.07.2013
Kunststoffspielzeug vom Acker

Grasgrüne Schäufelchen, sonnengelbe Eimerchen, himmelblaue Sandförmchen aus Kunststoff - was Kinderherzen höher schlagen lässt, schont jetzt auch die Umwelt. Herkömmlicher Kunststoff wird aus Erdöl produziert, also aus einer knappen und biologisch nicht abbaubaren Ressource. Wissenschaftlern der Technischen Universität Chemnitz ist es gelungen, Spielwaren aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen. "Unser Kunststoffspielzeug besteht zu zwei Dritteln aus Polymilchsäure, kurz PLA, die aus Mais gewonnen wird", sagt Dr. Roman Rinberg von der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung.


Von der Kooperation der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung mit der Martin Fuchs Spielwaren GmbH Co. KG profitiert auch die auf dem Campus der TU Chemnitz gelegene Kindertagesstätte "Krabbelkäfer". Sie erhielt bereits eine große Kiste spielstabil-Spielzeug, darunter auch Produkte aus Biokunststoff. Foto: TU Chemnitz/Heinz Patzig


In einer Versuchshalle der TU Chemnitz wurde die Produktion des Bio-Spielzeuges erprobt. Klaus Schubert (l.) und Torsten Mitschke, Technische Mitarbeiter an der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung, überwachen den Herstellungsprozess. Foto: TU Chemnitz/Heinz Patzig

Die Chemnitzer Maschinenbauer kooperieren mit der Martin Fuchs Spielwaren GmbH & Co. KG in Zirndorf bei Nürnberg. Entstanden ist die Spielzeug-Serie "spielstabil bioline", die den Sprung auf den Markt geschafft hat: "Die Artikel aus der spielstabil bioline sind im gut sortierten Fachhandel erhältlich und werden in einigen Onlineshops angeboten", sagt Rinberg. Im Sortiment sind bisher Schaufeln, Harken, Pflanztöpfe, Untersetzer und Schilder zur Beschriftung, Sandeimer und -formen sowie Siebe. "Alle Artikel sind in natürlich vorkommenden Farben erhältlich. Dies trägt der Grundidee des Forschungsvorhabens Rechnung", so Rinberg.

Noch mehr "bio" ist technisch möglich

Zur Herstellung der Biokunststoffe kommen vorrangig chemische Verfahren zum Einsatz, die von der herkömmlichen Kunststoffproduktion bekannt sind. Der Unterschied liegt bei den Ausgangsrohstoffen - zum Einsatz kommen beim Biokunststoff nachwachsende Rohstoffe statt Erdöl. "Das schont nicht nur die knappen fossilen Ressourcen. Zusätzlich wird der Atmosphäre entzogenes Kohlenstoffdioxid langfristig im Werkstoff gespeichert", erklärt Rinberg. Die für Biokunststoffe verwendete Milchsäure wird aus der Glucose von Mais gewonnen und zu Polymilchsäure weiterverarbeitet. Als Rohstoffe können allerdings auch viele anderer zuckerhaltiger Pflanzen dienen. "Studien zeigen, dass fünf Prozent der bestehenden Ackerfläche ausreichen würden, um den weltweiten Bedarf an Kunststoff mit nachwachsenden Rohstoffen zu decken", so Rinberg.

In dem Material für das Spielzeug stecken vier Jahre Entwicklungsarbeit. Die verwendete Polymilchsäure ist in ihrer Grundform steif und spröde. Die Wissenschaftler mussten die Eigenschaften durch Beimischung anderer Werkstoffe so modifizieren, dass sie unzerbrechlich und elastisch wird. "Wir haben tausende Proben gefertigt und getestet, bis wir mit dem Material zufrieden waren", sagt Rinberg. Ein Drittel des Materials ist derzeit noch petrochemischen Ursprungs - dabei wären 100 Prozent "bio" technisch schon möglich: "Dazu ist aber ein sehr kostspieliger Rohstoff nötig - und dann stimmt der Preis für die Produkte nicht mehr", erklärt Rinberg.

Aus "alt" mach "neu"

Auch mit dem Recycling haben sich die Wissenschaftler beschäftigt. Ausgediente Spielwaren können die Kunden beim Hersteller wieder abgeben. Dort werden sie dann zerkleinert und dem neuen Material partiell beigemischt. "Das funktioniert ohne Verschlechterung der Eigenschaften", betont Rinberg. Theoretisch sei der Biokunststoff auch industriell kompostierbar. Jedoch dauere der Abbau der Spielzeuge sehr lange, sodass das Recycling die nachhaltigere Lösung sei. Auf die bioline-Produkte gibt die Martin Fuchs Spielwaren GmbH & Co. KG zwei Jahre Garantie.

Derzeit forschen die Chemnitzer Maschinenbauer weiter am Thema: Die Eigenschaften des Materials wollen sie weiter verbessern und den Anteil der nachwachsenden Rohstoffe erhöhen. Ziel ist außerdem, das Spritzgießverfahren so anzupassen, dass das Spielzeug industriell in Serie produziert werden kann.

Ausgezeichnete Kooperation

"Die spielstabil bioline ist auf nationalen und internationalen Fachkongressen mehrfach ausgezeichnet worden. Dabei konnten sich die Produkte und der Werkstoff gegen namhafte Hersteller durchsetzen", berichtet Rinberg. Preise gab es 2012 unter anderem beim europaweiten Wettbewerb "Biowerkstoff des Jahres" und beim weltweiten "Bioplastic Award".

Beteiligt sind an der Entwicklung neben der TU Chemnitz und der Martin Fuchs Spielwaren GmbH Co. KG auch die B & K Kunststoffwerke GmbH & Co. KG in Bonn sowie die Linotech GmbH & Co. KG in Forst (Lausitz). Die Zusammenarbeit läuft im Rahmen des Projektes FENAFA ("Ganzheitliche Bereitstellungs-, Verarbeitungs- und FErtigungsstrategien von NAturFAserrohstoffen"). Dieses Vorhaben wird durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) und deren Projektträger Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) finanziell unterstützt und beschäftigt sich mit der Entwicklung von Verfahren und Produkten aus Naturfasern und Biopolymeren. Die gesammelten Erfahrungen fließen auch ein in das 2012 an der TU Chemnitz gestartete Bundesexzellenzcluster "MERGE - Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen".

Weitere Informationen erteilen Dr. Roman Rinberg, Telefon 0371 531-32359, E-Mail roman.rinberg@mb.tu-chemnitz.de, und Sebastian Buschbeck, Telefon 0371 531-38921, E-Mail sebastian.buschbeck@mb.tu-chemnitz.de.

Katharina Thehos | Technische Universität Chemnitz
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Strömungssonden aus dem 3D-Drucker
25.05.2018 | Technische Universität München

nachricht Nutzfahrzeuge: Neuer Professor entwickelt effizientere und leichtere Bauteile mit 3D-Metall-Drucker
03.05.2018 | Technische Universität Kaiserslautern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics