Nachhaltige Carbonfaser-Herstellung in Europa

Claudia Vogt und Dr. Mario Naumann vom Forschungsbereich „Carbonfaser- und Verarbeitungstechnologien“ untersuchen einen im Herstellungsprozess befindlichen rotationsförmigen carbonfaserverstärkten Leichtbaudruckbehälter im Faserverbundlabor.
Foto: TU Chemnitz/Robert Wolf

„Carbon LabFactory Sachsen soll ein Leuchtturm für nachhaltige Carbonfaser-Herstellung in Europa werden“.

Freistaat Sachsen stellt mehr als 60 Millionen Euro für die Anlagen und die Gebäudeinfrastruktur der „Carbon LabFactory“ als Außenstelle der TU Chemnitz in Boxberg/Oberlausitz bereit – Planungsarbeiten sind angelaufen.

Die heutige Welt steht vor der drängenden Herausforderung, den Klimawandel zu bekämpfen und die Umweltbelastung zu reduzieren. Vor diesem Hintergrund spielt der Leichtbau eine wichtige Rolle, denn durch die Massereduktion bei Flugzeugen, PKW, LKW, Zügen sowie bei anderen mobilen Anwendungen lässt sich nicht nur die Umweltbelastung verringern, sondern auch die Energieeffizienz steigern und Ressourcen schonen. Carbonfasern kommt dabei eine Schlüsselrolle zu, um extrem leichte und dennoch robuste Bauteile herzustellen, die in vielen Branchen Anwendung finden.

Um den Carbonfasern in vielen Branchen zum noch ausstehenden Durchbruch für eine nachhaltige Zukunft zu verhelfen, hat die Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK) der Technischen Universität Chemnitz gemeinsam mit dem Sächsischen Staatsministerium für Regionalentwicklung die „Carbon LabFactory Sachsen“ als interdisziplinäres Landesprojekt initiiert – einen europaweit einzigartigen Wissenschaftsstandort für nachhaltige Carbonfaser-Forschung im Pilotlinienmaßstab. Zum Auf- und Ausbau der „Carbon LabFactory“ als Außenstelle der TU Chemnitz erhielt die TU Chemnitz bereits im Dezember vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle einen Förderbescheid über 5,87 Millionen Euro zum Aufbau eines Forschungsteams. Die Finanzierung erfolgt im Rahmen des Projekts „InnoCarbEnergy“, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen der Förderrichtlinie zur Stärkung der Transformationsdynamik und Aufbruch in den Revieren und an den Kohlekraftwerkstandorten (STARK). „Die Carbon LabFactory Sachsen ist ein wichtiger Schritt für die Bewältigung des Strukturwandels und der Auswirkungen des Braunkohleausstiegs“, betont Prof. Dr. Lothar Kroll, Leiter der Professur SLK. „Sie wird sowohl die Forschung vorantreiben als auch einen entscheidenden Beitrag zur klimagerechten Zukunft der Lausitz und des gesamten Landes leisten.“

Ergänzend zu den konsumtiven Mitteln des Bundes sind zur Etablierung der „Carbon LabFactory“ bis 2026 investive Mittel von rund 60 Millionen Euro für Anlagen und die Gebäudeinfrastruktur veranschlagt. Am 13. März 2024 fiel mit der Übergabe des Zuwendungsbescheides der Startschuss für die Investitionen in Anlagen und Geräte. Ein Budget von mehr als 32 Millionen Euro, bereitgestellt vom Sächsischen Ministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Ministerium für Regionalentwicklung, ebnet nun den Weg für den Aufbau einer umfassenden Forschungsinfrastruktur für die Carbon LabFactory Sachsen.

„Wir brauchen neue Ideen und Technologien, um in der Zukunft bestehen zu können. So war es immer und so ist es auch jetzt. Auf den Innovations- und Erfindergeist der Sachsen war dabei immer Verlass. Die Carbon LabFactory Lausitz in Boxberg wird Sachsen zu einem der führenden Standorte der Carbonfaser-Forschung machen und damit bei der Schaffung zukunftsweisender Arbeitsplätze in der Region helfen. Die Investitionen von Bund und Freistaat in die Carbon LabFactory Sachsen sind dafür ein wichtiger Schritt“, sagte der für Strukturwandel zuständige Sächsische Staatsminister für Regionalentwicklung, Thomas Schmidt. „Ich danke dem Freistaat Sachsen herzlich für die Unterstützung und die sehr gute Zusammenarbeit. Gemeinsam gestalten wir mit der Carbon LabFactory die Leichtbauzukunft und unterstützen so wesentlich den technologischen Fortschritt im weltweiten Klimaschutz“, fügte Kroll hinzu.

Die Finanzierung eröffnet nicht nur besondere Chancen für Grundlagenforschung zu Carbonfasern im industrienahen Maßstab, sondern auch für die Entwicklung einer ganzheitlichen Wertschöpfungskette von der Faser über technische Textilien bis hin zu Hochleistungsbauteilen. Zusätzlich erhält das Sächsische Immobilien- und Baumanagement (SIB) weitere Zuweisungen in Höhe von etwa 30 Millionen Euro für die Planung und den Bau des Forschungszentrums für „grüne“ Carbonfasern. Nach dem im engen Schulterschluss mit der Zentrale des SIB in Dresden bereits gemeinsam die „Qualifizierte Bedarfsanmeldung“ ausgearbeitet wurde, werden nun die konkreten Planungen mit der örtlich zuständigen SIB-Niederlassung Bautzen aufgenommen. Dazu läuft aktuell der Ausschreibungsprozess zur Planer-Bindung.

Die Carbon LabFactory Sachsen, die Ende 2026 mit einem Team von rund 25 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Technikerinnen und Technikern die Forschungsarbeiten am Kraftwerksstandort in Boxberg/O. L aufnehmen soll, wird nicht nur als ein wissenschaftliches Zentrum dienen, sondern auch als Impulsgeber für die regionale Wirtschaft. In enger Zusammenarbeit mit Unternehmen aus der Lausitz sollen innovative Leichtbaulösungen entwickelt werden, um zukunftsweisende Arbeitsplätze zu schaffen und den Wohlstand in der Region zu sichern.

Das Herzstück der Carbon LabFactory Sachsen, die sog. Black Line Pilotanlage, soll den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern nach ihrer Fertigstellung erlauben, Grundlagenforschung zur Herstellung von Carbonfasern im Umfang von etwa 25 Tonnen pro Jahr durchzuführen. Darüber hinaus sollen Materialkombinationen, zweidimensionale technische Textilien, thermoplastische Tapes und Profile im Pilotlinienmaßstab erforscht werden. Ein weiterer Fertigungskomplex, der verschiedene Kunststoffverarbeitungsverfahren automatisiert verknüpft, wird ebenso der Forschung an Faser-Kunststoff-Verbundbauteilen dienen. Diese gesamte industrienahe Fertigungskette stellt gleichzeitig ein Alleinstellungsmerkmal im Vergleich zu den weltweit etablierten Pilotanlagen in USA und Australien dar.

Mit der Carbon LabFactory Sachsen wird ferner das Ziel verfolgt, eine Vorreiterrolle in der Erforschung und Entwicklung nachhaltiger Carbonfasern einzunehmen, die auf nachwachsenden Rohstoffen und erneuerbaren Energien basieren. Dabei liegt der Fokus nicht nur auf der Herstellung von Fasern, Halbzeugen und Bauteilen, sondern auch auf dem „Maßschneidern“ der Eigenschaften, die den Anforderungen verschiedener Branchen gerecht werden. Diese Bemühungen sind nicht nur darauf ausgerichtet, die Umweltauswirkungen zu reduzieren, sondern auch die Material- und Prozesskosten zu senken, um nachhaltige Lösungen wirtschaftlich attraktiv zu gestalten. Die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung in Brandenburg wird die Wertschöpfungskette vom Molekül bis zum Bauteil erweitern.

Die Carbon LabFactory Sachsen wird in der stark vom Kohleausstieg betroffenen Gemeinde Boxberg/Oberlausitz im Gewerbegebiet Kringelsdorf entstehen. Die Übertragung des Gemeindegrundstücks an den Freistaat Sachsen ist bereits in die Wege geleitet. Der massive Ausbau erneuerbarer Energien, einschließlich zugehöriger Speicherlösungen und Investitionen in die Herstellung von Wasserstoff durch die LEAG am Kraftwerksstandort in Boxberg, stellt einen bedeutenden Standortfaktor für die energieintensiven Prozesse der Carbon LabFactory Sachsen dar. Gemeinsam mit der LEAG sind daher in einer ersten Phase Konzepte für die Nutzung der erneuerbaren Energien innerhalb der Carbon LabFactory Sachsen, zu erarbeiten, was maßgeblich zur Erreichung des Ziels „grüner“ Carbonfasern beiträgt.

„Ich danke insbesondere dem gesamten SLK-Team, den Kollegen aus der Universitätsverwaltung, allen Beteiligten aus den sächsischen Ministerien und dem SIB, den Vertretern der Gemeinde Boxberg/Oberlausitz sowie den vielen weiteren Akteurinnen und Akteuren, die uns auf dem bisherigen Weg zur erfolgreichen Umsetzung der Carbon LabFactory Sachsen mit ihrer Expertise hochmotiviert und tatkräftig unterstützt haben“, sagt Dr. Mario Naumann, Wissenschaftlicher Leiter der Carbon LabFactory Sachsen. Das Ziel sei klar: „Die Carbon LabFactory Sachsen soll ein Leuchtturm für nachhaltige Carbonfaser-Herstellung in Europa werden.“

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Mario Naumann, Wissenschaftlicher Leiter der Carbon LabFactory Sachsen, Telefon +49 (0)371 531-38758, E-Mail mario.naumann@mb.tu-chemnitz.de

https://www.tu-chemnitz.de/tu/pressestelle/aktuell/12375

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