Biobasierte Leichtbau-Sandwich-Strukturen für Rotorblätter

Flachsfaserbündel können im Tailored-Fiber-Placement-Verfahren zu Naturfaser-Preforms verarbeitet werden. Dieses Verfahren ist im ecoWing-Projekt Teil der Prozesskette. Foto: TU Chemnitz/Sabrina Heinrich

Das Ziel der neuen Nachwuchsforscherguppe „Automatisierte, bauteilkonturnahe Fertigung biobasierter Leichtbau-Sandwich-Strukturen“ (ecoWing) der Technischen Universität Chemnitz ist es, automatisierte Prozessketten zu entwickeln, um Leichtbau-Komponenten aus biobasierten, nachwachsenden Rohstoffen zu fertigen. Die gesamte Prozesskette soll so weit entwickelt werden, dass ein funktionsfähiges Rotorblatt für eine Kleinwindkraftanlage hergestellt werden kann.

An dem interdisziplinären Projekt sind insgesamt vier Professuren aus drei Fakultäten der TU Chemnitz beteiligt. Die Projektkoordination liegt bei der Professur Textile Technologien (Prof. Dr. Holger Cebulla).

Die Projektleitung hat Marc Fleischmann inne, wissenschaftlicher Mitarbeiter an dieser Professur. Hinzu kommen die Stiftungsprofessur Textile Kunststoff- und Hybridverbunde (Prof. Dr. Daisy Nestler), die Professur Koordinationschemie (Prof. Dr. Michael Mehring) und die Professur Unternehmensrechnung und Controlling (Prof. Dr. Uwe Götze).

Natürlich nachwachsende Leichtbaumaterialien – Konkurrenz zu synthetischen Werkstoffen

In einem vollautomatisierbaren, reproduzierbaren Fertigungsverfahren sollen Leichtbau-Sandwich-Strukturen aus Flachsfasern, biobasiertem Kunststoff und Furnierholz entstehen.

Die natürlich nachwachsenden Leichtbau-Materialien sollen so mit wenigen Prozessschritten direkt zur Bauteilform verarbeitet werden. Wesentliche Mengen an Materialabfall können auf diese Art und Weise eingespart werden.

„Eine vergleichbare Verarbeitungstechnik ist aktuell nur für Verbundmaterialien mit synthetischen Kohlenstoff- und Glasfasern verfügbar und kommt beispielsweise in der Luftfahrt zum Einsatz“, sagt Fleischmann und ergänzt:

„Für die automatisierte Verarbeitung von nachwachsenden Naturfasern mit natürlich schwankender Form und Faserlänge existieren derzeit keine Lösungen. Naturfaserverstärkte Kunststoffe werden in hoch belasteten Bauteilen daher überwiegend in Premium-Nischenprodukten wie zum Beispiel biobasierte Ski oder Snowboards eingesetzt. Bei diesen Bauteilen werden zum Teil mechanische Eigenschaften erreicht, die mit Produkten aus synthetischen Konkurrenzmaterialien vergleichbar sind. Herausfordernd ist dabei insbesondere die Bereitstellung von Naturfaserbändern in möglichst gleichmäßiger Qualität und zu konkurrenzfähigen Preisen.“

In die Optimierung und Evaluierung der ecoWing-Prozesskette und der neuen biobasierten Leichtbaumaterialien sollen neben den mechanischen Materialeigenschaften auch Kostenbetrachtungen sowie ökologische Gesichtspunkte, wie der CO2-Fußabdruck, einfließen.

„Mit dem Projekt ecoWing soll ein wesentlicher Beitrag zur kostengünstigen und ressourcenschonenden Verwendung nachwachsender Rohstoffe im Leichtbau geleistet werden“, so Fleischmann.

Die Nachwuchsforschergruppe wird finanziert aus dem Europäischen Sozialfonds (ESF) und mit Steuermitteln des Freistaates Sachsen auf Grundlage des von den Abgeordneten des Sächsischen Landtags beschlossenen Haushaltes.

Homepage der Nachwuchsforschergruppe ecoWing: https://www.tu-chemnitz.de/mb/tt/ecoWing/

Marc Fleischmann, Tel.: +49 (0)371 531-31957, E-Mail marc.fleischmann@mb.tu-chemnitz.de

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Dipl.-Ing. Mario Steinebach Technische Universität Chemnitz

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