Denkendorfer Kolloquium Hochleistungsfasern und Faserverbundwerkstoffe
Neue, leichte und hochfeste Materialien auf Basis von Carbonfasern, Keramikfasern und polymeren Hochleistungsfasern bieten gegenüber herkömmlichen Materialien Vorteile, die sich in vielen Anwendungsbereichen bewähren. Sie werden zunehmend in der Luft- und Raumfahrt, der Energiebranche und der Bauindustrie eingesetzt. Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich ist der Fahrzeugbau. Am 28. Januar 2015 begrüßte Professor Michael Buchmeiser zum Kolloquium „Hochleistungsfasern und Faserverbundwerkstoffe“ an den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF).
Die neue Veranstaltungsreihe knüpft an das traditionelle Symposium Hochleistungsfasern des Instituts für Textilchemie und Chemiefasern (ITCF) an und behandelt auch Entwicklungen bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen, die am Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) erfolgt. Mit dem Kolloquium bietet das Denkendorfer Textilforschungszentrum ein interdisziplinäres Forum für die gesamte Produktionskette.
Unter hybriden Werkstoffen versteht man die Kombination verschiedener Materialien in einem Strukturbauteil. Dr. Jörn Jaschinski von der Universität Dresden erläuterte deren Vorteile: erweiterte Eigenschaftsspektren, effiziente Fertigungsverfahren sowie vielfältige Möglichkeiten beim Design. Da der Erfolg des Leichtbaus davon abhängt, inwieweit bei der Produktion Kosten eingespart werden können, ist neben der Umformbarkeit, Fügbarkeit und Funktionsintegration auch Recyclierbarkeit ein wichtiger Schlüsselbegriff.
Die Kosten können zum Beispiel durch den Einsatz von Lignin gesenkt werden. Dr. Bernd Clauß von den DITF erklärte, wie aus dem Stoff, der bei der Zelluloseherstellung anfällt, „Green Carbon Fasern“ hergestellt werden können. Auch die Industrie sieht in diesem Ausgangsstoff großes Potenzial, betonte Dr. Silke Stüsgen von der Toho Tenax Europe.
Dr. Markus Milwich von den DITF zeigte, wie Funktionen nicht nur in das Bauteil, sondern direkt in das Textil integriert werden können. Sensoren für Dehnung, Druck, Näherung und Berührung konnten bereits verwirklicht werden.
Die Kosten hat auch die Luftfahrtindustrie im Blick, wenn Dr. Christian Weimer von AIRBUS Group Innovations feststellt: „Gewicht ist alles“. Betrachtet man den gesamten Lebenszyklus vom Rohmaterial bis zur Verschrottung und Verwertung, so verbraucht ein Flugzeug 99 Prozent der nötigen Energie während des Betriebszeitraumes. Der Trend gehe zu multifunktionellen Materialien, damit zukünftig keine zusätzlichen Bauteile installiert werden müssen. Durch neue Fügetechnologien könne die Anzahl der Einzelkomponenten reduziert werden. Sensoren werden in carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) eingebaut, was die Lebensdauer erhöht und damit wiederum die Kosten senkt.
In der Luft- und Raumfahrttechnologie setzt die Airbus Group seit über 25 Jahren auch auf faserverstärkte Verbundkeramiken, denen Christian Wilhelmi in der Zukunft noch ein größeres Potenzial einräumt.
Auch in der Automobilindustrie dreht sich alles darum, Funktionen in Strukturbauteile zu integrieren und damit die Anzahl einzelner Bauteile zu reduzieren. Damit werde sowohl das Gewicht des Fahrzeugs als auch der Fertigungs- und Konstruktionsaufwand verringert, erklärte Sebastian Rothenberg von der Daimler AG. Das Unternehmen ist wie die DITF Partner des Forschungscampus ARENA2036, in dessen Rahmen neue Wege einer wandelbaren und flexiblen Automobil-Produktion mit faserverstärkten Kunststoffen erforscht werden.
Der Vorteil für die Umwelt liegt dabei auf der Hand: Leichtere Fahrzeuge hinterlassen einen kleineren CO2 Fußabdruck. Dr. Andreas Erber von der SGL Carbon GmbH erläuterte, dass bereits am Anfang bei der Materialentwicklung ein umfassendes Verständnis der kompletten Wertschöpfungs- und Produktionskette notwendig sei. Dabei werden sich Multi-Material Design-Konzepte durchsetzen.
Professor Götz T. Gresser, Sprecher des Vorstands der DITF, fasste abschließend zusammen, dass die Entwicklung von neuen Hochleistungsfasern der Treiber der noch neuen Technologie der Faserverbundwerkstoffe ist. Bei den anfallenden Kosten müsse der gesamte Herstellungsprozess berücksichtigt werden.