Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Grüne Woche 2015: Karosserie aus Baumwolle, Hanf und Holz

05.01.2015

Carbon- und Glasfasern verstärken Kunststoffe so, dass sie für den Karosseriebau taugen. Aber auch in natürlichen Fasern – gewonnen aus Hanf, Baumwolle oder Holz – steckt diesbezüglich viel Potenzial. Kombiniert man biobasierte Textil- und Carbonfasern, erhält man extrem leichte und dennoch sehr stabile Bauteile.

Leichtbau ist ein wichtiges Thema im Automobilbau, ebenso wie in der Luft- und Raumfahrt. Autobauer setzen heute zunehmend auf faserverstärkte Kunststoffe. Die Fasern, die in die Kunststoffmatrix eingebettet werden, geben dem Material zusätzliche Festigkeit. Welches Material man dabei verwendet, hängt von der späteren Anwendung ab.

So findet man bei der Formel 1 vor allem Carbonfasern. Ein Manko ist jedoch ihr hoher Preis, auch ihre Verarbeitung ist schwierig. Dies sind die Gründe, weshalb Carbon-faserverstärkte Kunststoffe (CFK) bisher noch nicht den Weg in die breite Serienproduktion gefunden haben. Glasfasern dagegen sind zwar preiswert, aber vergleichsweise schwer. Neue Forschungsansätze von Forschern des Anwendungszentrums für Holzfaserforschung HOFZET des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI in Braunschweig können dies künftig ändern.

Vorteile vereinen, Nachteile beseitigen

Die Wissenschaftler setzen auf Naturfasern pflanzlichen Ursprungs. Varianten aus Hanf, Flachs, Baumwolle oder Holz sind ähnlich kostengünstig wie Glasfasern und sind zudem leichter als die Pendants aus Glas oder Carbon. Ein weiterer Vorteil: Verbrennt man sie am Ende ihres Lebenszyklus, erzeugen sie zusätzliche Energie – ohne Rückstände. Allerdings reicht ihre Festigkeit nicht an die der Carbonfasern heran.

»Je nach Anwendung kombinieren wir daher Carbon- mit verschiedenen biobasierten Textilfasern«, sagt Prof. Dr.-Ing. Hans-Josef Endres, Leiter des Anwendungszentrums für Holzfaserforschung. Die Fasern liegen oftmals als Matten vor, die entsprechend aufeinander gelegt und von der Kunststoffmatrix umhüllt werden. »Dort, wo die Bauteile stark beansprucht werden, nutzen wir die Carbonfasern, an den anderen Stellen Naturfasern. So können wir die Stärken der jeweiligen Fasern vereinen und die Nachteile zum großen Teil beseitigen.« Das Ergebnis: Die Bauteile sind kostengünstig, haben eine sehr hohe Festigkeit, gute akustische Eigenschaften und sind deutlich ökologischer als reine Carbon-Bauteile.

Üblicherweise behandelt man die Oberfläche von Naturfasern so, dass sie leicht durch die Textilmaschinen laufen und sich möglichst gut zu Geweben verarbeiten lassen – man spricht dabei auch von einer Beschlichtung der Faseroberfläche. Während dies für die Herstellung von Textilien wichtig ist, ist es jedoch meist kontraproduktiv, wenn Verbundwerkstoffe verarbeitet werden sollen.

»Wir optimieren die Oberflächen der Fasern daher aus materialtechnischer Sicht«, erläutert Endres. Spezielle Beschichtungen sollen dafür sorgen, dass sich die Fasern bestmöglich mit der Matrix beziehungsweise der Kunststoffmasse verbinden. Das Potenzial ist groß: »Indem wir dafür sorgen, dass die Fasern optimal an die Matrix anbinden, können wir die Festigkeiten des Materials um bis zu 50 Prozent steigern«, konkretisiert Endres. Eine solche Oberflächenbehandlung ist bei Glas- oder Carbonfasern zwar Usus, bei den Textilfasern ist dies jedoch weitestgehend Neuland.

Die gesamte Herstellungskette im Blick – bis hin zur Entsorgung

Doch die Forscher machen mehr, als die neuen Hybridmaterialien zu kreieren. Sie untersuchen auch, wie sich die Verarbeitungsprozesse für die neuen Werkstoffe industriell umsetzen lassen. Ebenso haben sie die Entsorgung der Hybridmaterialien im Blick. Denn was das Recycling angeht, sind die Faserverbundwerkstoffe ein schwieriges Parkett. Wie lassen sich beispielsweise die teuren Carbonfasern wieder aus der Matrix herauslösen und zurückgewinnen?

Die Wissenschaftler überlegen bei den entwickelten Hybridwerkstoffen bereits im Vorfeld, wie sich diese wiederverarbeiten lassen oder wie zumindest einzelne Materialkomponenten für einen neuen Einsatz zurückgewonnen werden können. Dabei verfolgen sie je nach Materialzusammensetzung verschiedene physikalische, thermische und chemische Ansätze.

Auf der Fachschau nature.tec auf der Grünen Woche vom 16. bis 25. Januar in Berlin stellt das WKI verschiedene textile biobasierte Hybridwerkstoffe vor (Halle 5.2A). Auch Faserformpressteile für die Automobilindustrie präsentieren die Forscher dort. In diesen Teilen werden Fasern in eine thermoplastische Matrix eingebettet, also in Kunststoffe, die sich unter hoher Temperatur verformen lassen, oder aber in eine duroplastische Kunststoffmatrix, die sich nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformen lässt.

Simone Peist | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2015/Januar/karosserie-aus-baumwolle-hanf-und-holz.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beschichtung lässt Muscheln abrutschen
18.08.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie