Erhöhung der Nachhaltigkeit von gewebeverstärkten Organoblechen

Das Projekt Durobast – Dauerhafte und ressourcenschonende Composit-Strukturbauteile auf Basis neuartiger, vorbehandelter und verarbeiteter Bastfasern (Förderkennzeichnen: 2220NR090C) – verfolgt die Entwicklung und Herstellung von bastfaserverstärkten Kunststoffbauteilen von der Faserauswahl bis zur Fertigung des finalen Bauteils. Die Auswahl von Bastfasern, die in Europa kultiviert und aus den Pflanzenstielen gewonnen werden – beispielsweise Hanf- oder Flachsfasern – ermöglicht die Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks durch kurze Transportwege. Eine Fasermodifizierung durch Kavitätenpolymerisation zielt auf die Minimierung der Feuchtaufnahme der hydrophilen Naturfasern ab.

Ein Forschungsschwerpunkt am Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) ist die Herstellung und Verarbeitung von naturfaserverstärkten Organoblechen (NF-OB). Gewebe aus Hanf- oder Flachsfasern werden mit Polypropylen oder Polylactidsäure (PLA) imprägniert, wobei der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die resultierenden Eigenschaften untersucht wird. Ausgehend von diesen Erkenntnissen werden Parameterkombinationen definiert, auf deren Basis NF-OB mit optimiertem Eigenschaftsprofil hergestellt werden können. Die Auswahl geeigneter Parameterkombinationen für die NF-OB-Herstellung ermöglicht die Gewebeimprägnierung bei gleichzeitig minimaler thermischer Belastung. Zwar sinkt die Polymerviskosität mit steigender Temperatur, allerdings darf die Faserstruktur nicht durch zu hohe Temperaturen beschädigt werden. Zudem muss beim Einsatz von bio-basierten Polymeren wie PLA gewährleistet werden, dass das Polymer nicht thermisch degradiert. Eine Erhöhung des Prozessdrucks kompaktiert den Textilstapel und reduziert dessen Höhe, kann jedoch auch dazu führen, dass Fließkanäle im Textil verschlossen werden. Da Naturfasern eine hohe Varianz hinsichtlich ihrer Faserdurchmesser aufweisen, sind diese Effekte unter Umständen von Bauteil zu Bauteil unterschiedlich stark ausgeprägt. Neben der Verringerung der mechanischen Eigenschaften durch eine zu hohe Temperatur beeinflusst die Zersetzung von Fasern auch die Geruchsbildung durch die Fasern. Insbesondere für Interieur-Anwendungen im Automobilbau ist die Geruchsbildung ein wesentlicher Beurteilungsfaktor.

Die Herstellung von NF-OB mit optimiertem Eigenschaftsprofil in kontinuierlichen Heißpressprozessen auf Intervallheißpressen bildet die Grundlage für eine wirtschaftlich darstellbare und serientaugliche Bauteilherstellung. Ein Thermoformprozess mit Infrarot-Erwärmung ermöglicht eine energieeffiziente Herstellung von schalenförmigen Bauteilen aus den flächigen Organoblechen. Ein FE-Simulationsmodell unterstützt dabei die Untersuchung von Spannungen im Organoblech, um einerseits geeignete Temperaturen und andererseits die Befestigung der Organobleche im Transportrahmen zu identifizieren.

Die Ergebnisse aus dem Projekt Durobast wurden im Rahmen eines wissenschaftlichen Vortrags auf der SAMPE Europe 23 Conference in Madrid, Spanien, vom 3. bis 5. Oktober vorgestellt.

Am 8. November findet im Rahmen der Greener Manufacturing Show in Köln ein Stakeholder Event statt. Dort werden die Projektpartner die Innovationen aus dem Projekt mit Experten aus der Wissenschaft und Industrie diskutieren.

Weitere Informationen finden Sie auf unserer Projekthomepage: www.durobast.de

Das Projekt Durobast wird durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert (Förderkennzeichnen: 2220NR090C).