Wood K plus erhält den Zuschlag für das M-ERA.NET Projekt 3DBiofibreGoesAuto

Der Green Deal ist besonders in Mobilitätsanwendungen mit Leichtbau verbunden und bietet damit eine Chance für leichte Verbundwerkstoffe mit Naturfasern.

Naturfasern bieten als Verbundwerkstoffe überlegene Eigenschaften wie geringe Dichte bei vergleichbarer Steifigkeit, hervorragende akustische Eigenschaften, Schwingungsdämpfung und gutes Crashverhalten und weisen damit ein sehr großes Leichtbaupotential auf. Dennoch führt die hohe Variabilität der natürlichen Materialien zu ungelösten Herausforderungen. So stehen beispielsweise der Einfluss von Feuchtigkeit auf die Steifigkeit und Festigkeit von Naturfasern oder ihre begrenzte Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, sowie fehlende industrielle Verfahren einem breiteren Einsatz dieser Materialien noch im Wege. Darüber hinaus sind die meisten der derzeitigen Sandwichpaneele schwer zu recyceln, da für den Kern und die Deckschichten unterschiedliche Materialien verwendet werden und es sich meist um duroplastische Harze handelt.

3DBiofibreGoesAuto geht diese Probleme an, indem es Naturfaserverbundwerkstoffe mit thermoplastischen Matrizen entwickelt, die als Sandwichplatten verwendet werden können. Durch additive Fertigung sollen Leichtbauplatten mit komplexer dreidimensionaler Geometrie und hervorragenden Recyclingeigenschaften für Kleinserien-produkte in der Automobilindustrie entwickelt werden.

Die Forschungsziele entlang des Produktionsprozesses und des Lebenszyklus eines Produkts lauten wie folgt (i) Verringerung der Wasseraufnahme von Flachs- und Hanffasern durch chemische oder physikalische Methoden; (ii) Herstellung eines thermoplastischen Prepregs mit einer biobasierten PLA-Matrix und Hanf- und Flachsfasern; (iii) Herstellung von Sandwichpaneelen mit biobasierten Kernmaterialien, die leicht zu recyceln sind und hervorragende Dämpfungseigenschaften aufweisen sowie deren Charakterisierung; (iv) Herstellung nicht planarer Sandwichpaneele durch die Entwicklung von Formungs- und Montagewerkzeugen und den Einsatz von 3D-Druck; und (v) Analyse der Recyclingfähigkeit dieser Sandwichpaneele.

Die Zielbranche ist die Spezialautoindustrie, wie z. B. maßgeschneiderte Busse, Wohn-mobile oder Lastwägen, die bereits traditionelle Sandwichplatten auf fossiler oder metallischer Basis verwenden. Die Anforderungen an solche Fahrzeuge sind jedoch sehr anspruchsvoll und gehen über die mechanischen Eigenschaften hinaus, einschließlich Haltbarkeit oder Geruchsaspekte, die von der Fasermodifikation bis zur Entwicklung wirtschaftlicher Produktionsverfahren behandelt werden müssen. Die ersten Arbeiten (TRL 2 bis TRL 4) werden in diesem Projekt durchgeführt, um dieses Ziel zu erreichen.