Leicht, steif, nachhaltig – kreislaufoptimierte Leichtbaukunststoffe

Newsletter 02/2021

Bei vielen Produkten entsteht ein Großteil der CO2-Emmissionen in der Nutzungsphase. Durch Leichtbau lassen sich diese erheblich reduzieren. Aufgrund ihrer unerreichten gewichtsspezifischen Eigenschaften spielen faserverstärkte Kunststoffe in diesem Kontext eine Schlüsselrolle.

Gewebe aus selbstverstärktem Polylactid-Garnen und Sandwichstruktur aus PLA, © Fraunhofer ICT

Gewebe aus selbstverstärktem Polylactid-Garnen und Sandwichstruktur aus PLA,
© Fraunhofer ICT

»Das richtige Material, am richtigen Ort« gilt seit jeher als Maxime des Leichtbaus. Doch muss es immer ein Materialmix sein? Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer CCPE beantworten diese Frage mit einem klaren »Nein«. Mit dem Ziel, das Leichtbaupotential eines einzigen Werkstoffes zu maximieren und dadurch sein Anwendungsgebiet zu erweitern, wird an biogenen Polylactiden (PLA) in unterschiedlichsten Materialformen und Bauweisen geforscht. Der Schlüssel liegt in deren geschickter und zielorientierter Kombination. So werden beispielsweise verstreckte, feste und temperaturbeständige Polylactidfasern, eine Entwicklung des Fraunhofer IAPs, mit niedrigschmelzenden Fasern kombiniert. Hieraus lassen sich flächige selbstverstärkte Gewebe bzw. Halbzeuge, ähnlich kohlenstoff- oder glasfaserverstärkten Organoblechen, erzeugen. In nachfolgenden Prozessschritten entstehen daraus komplexe Bauteile, welche im Spritzgießen mit weiteren Funktionen ausgestattet werden.

Zusätzlich können durch die Kombination mit PLA-Schäumen, ebenfalls ein Entwicklungsfeld des CCPE, Sandwichstrukturen hergestellt werden, bei welchen die gewichtsspezifischen Eigenschaften nochmals erhöht sind. Die thermoplastische Struktur gepaart mit der richtigen Prozesstechnik benötigt keinen Klebstoff mehr. Bei den Entwicklungen stehen nicht nur die Leichtbaueigenschaften im Vordergrund, unter anderem wird auch an der Wärmeform- und Hydrolysebeständigkeit sowie an optimierten Verarbeitungsbedingungen geforscht.

Ziel ist es, individuelle und anwendungsorientierte Eigenschaftsprofile für die Kunststoffverarbeitung bereitzustellen. Durch die breitgefächerten Kompetenzen innerhalb des Clusters ist eine ganzheitliche Sichtweise, von der Materialentwicklung über die Halbzeugherstellung, bis zur Verarbeitung zu Produkten und zum Recycling gegeben. Und genau in diesem letzten Punkt liegt der Vorteil gegenüber konventionellen Faserverbunden: Durch den Aufbau aus einer Grundkomponente wird das Trennen von Fasern und Matrix überflüssig und ein werkstoffliches Recycling erleichtert. Die erzielten Material- und Prozessentwicklungen lassen sich auf andere Polymere übertragen und helfen unseren Kunden dabei ihre Produkte kreislauffähiger zu gestalten. Fraunhofer CCPE kann auch Sie bei der Umsetzung von maßgeschneiderte Monomaterialansätzen unterstützen.

Ansprechparter:
Sascha Kilian (sascha.kilian@ict.fraunhofer.de)

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT