MarineCare – Nachhaltigkeit in Bootsbau und Wassersport

Bei der Herstellung von Booten und Wassersportgeräten werden oft Verbundwerkstoffe aus Glasfasern und Kunstoffen verwendet. Die energieintensive Faser- und Bauteilherstellung sowie die meist auf Erdöl basierenden Kunststoffe stehen dabei der Nachhaltigkeit entgegen. Um diese im maritimen Bereich zu steigern, entstand das Forschungsprojekt „MarineCare“. Ziel ist die Entwicklung eines nachhaltigen Verbundwerkstoffes in Sandwichbauweise sowie eines abfallminimierenden Herstellverfahrens. Die Sandwichstruktur kombiniert dabei einen Kern aus Kork oder alternativ aus recyceltem PET, gewonnen aus Einwegflaschen, mit Prepreg-Decklagen aus recycelten Kohlenstofffasern (rCF) und einem biobasierten Epoxidharz (Abbildung 1). Das Sandwich soll in einem vakuumbasierten Herstellungsverfahren hergestellt werden.

Einen Risikofaktor bei der Verwendung vakuumbasierter Prepregverfahren stellen  Lufteinschlüsse zwischen den Prepreglagen dar. Diese Lufteinschlüsse führen zu Poren innerhalb der Bauteile, wodurch deren mechanische Eigenschaften signifikant reduziert werden. Um das Risiko von Lufteinschlüssen zu verringern, wird das Textil nicht flächig mit dem Pulver, sondern in einer ausgeklügelten Musterform (Abbildung 2) imprägniert. Die Musterimprägnierung verbessert das Evakuierungsverhalten der Prepregs und ermöglicht es, deren Drapierbarkeit zu steuern. Das IVW erforscht im Rahmen des Projekts den Zusammenhang zwischen Mustergeometrie und wichtigen Verarbeitungsparametern, wie bspw. dem Drapierverhalten (Abbildung 3) oder dem Imprägnierverhalten in Abhängigkeit des Textils.

Neben dem Verarbeitungsverhalten bestimmt das Textil maßgeblich die mechanischen Eigenschaften. Das Leichtbaupotential kann hierbei nur optimal ausgenutzt werden, wenn die Fasern entlang der im Bauteil auftretenden Lastpfade ausgerichtet sind. Die zurzeit kommerziell erhältlichen rCF-Textilien sind jedoch Vliesstoffe mit wirrer Faserverteilung, wodurch eine Orientierung der Fasern nicht möglich ist. Aus diesem Grund war eine der Hauptbestrebungen der drei Projektpartner IVW, Swiss CMT AG und GREENBOATS GmbH ein rCF-Textil zu entwickeln, in dem die Fasern gerichtet vorliegen. Dies gelang in Zusammenarbeit mit der Wagenfelder Spinnereien GmbH und der Tissa Glasweberei AG, indem zuerst Garne aus rCF hergestellt wurden, welche anschließend in einem Webprozess zu unidirektionalen Textilien weiterverarbeitet werden (Abbildung 1, rechts). Mit Hilfe dieses Textils können die rCF optimal entlang der Lastpfade ausgerichtet und der Leichtbau maximiert werden. Die neu entwickelten Textilien werden zum Ende des Projektes in einem Demonstrator in Form eines Foilboards angewendet (Abbildung 4).

Das Eurostars Projekt „MarineCare“ wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert (Förderkennzeichen 01QE2028C).

Kontakt:
Jan Janzen, M.Sc.
Verarbeitungstechnik
E-Mail: jan.janzen@ivw.uni-kl.de 
Tel. 0631 2017 461