Naturfaserverstärkte Compounds ersetzen Metallkonstruktionen

Kunststoff Naturfaserverstärkte Compounds ersetzen Metallkonstruktionen

09.04.2024 Quelle: Fraunhofer LBF 1 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG

Heraeus AMLOY Technologies GmbH

Bechtle PLM Deutschland GmbH

Große und schwere Komponenten von Landfahrzeugen sollen in Zukunft leichter und nachhaltiger gestaltet werden können. Fraunhofer-Forscher haben hierfür naturfaserverstärkte Kunststoffbauteile entwickelt, die Metallkonstruktionen ersetzen. Diese Compounds werden im neuartigen Additive Manufacturing Prozess SEAM (Screw Extrusion Additive Manufacturing) verarbeitet.

Die im SEAM-Verfahren gefertigten neuartigen naturfaserverstärkten Leichtbaukomponenten ersetzen Metallkonstruktionen beispielweise in einem Pick-up-Aufsatz.(Bild: Fiftyten) — Die im SEAM-Verfahren gefertigten neuartigen naturfaserverstärkten Leichtbaukomponenten ersetzen Metallkonstruktionen beispielweise in einem Pick-up-Aufsatz.
(Bild: Fiftyten)

Im Forschungsvorhaben „ECO2-LInE“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) innerhalb des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) gefördert wird, entwickeln zehn Partner unter dem Einsatz des high-speed Additive Manufacturing-Verfahrens SEAM Großbauteile aus nachhaltigen naturfaserverstärkten Kunststoffen für unterschiedliche branchenübergreifende Anwendungen. So entstehen Sitzstrukturen für die Elektromobilität, Zugwagenübergänge und Pick-up-Aufsätze. Stauelemente, die Teile eines Pick-up-Aufsatzes sind, werden gedruckt gefertigt.

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Expertenteams am Fraunhofer LBF haben neuartige naturfaserverstärkte Compounds für die Verarbeitung im High Speed Additive Manufacturing entwickelt.(Bild: Fraunhofer LBF)

Verfahren hydrophobiert Fasern und sorgt für Temperaturbeständigkeit

Die Fraunhofer-Forschenden ersetzen teilweise Metallkonstruktionen durch leichte, naturfaserverstärkte Kunststoffbauteile. Sie nutzen dabei den additiven Highspeed-Prozess SEAM (Screw Extrusion Additive Manufacturing), der am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU etabliert ist. Dieses 3D-Druck-Verfahren ist achtmal schneller als herkömmliche 3D-Drucker.

Um langzeitstabile witterungsbeständige Bauteile aus naturfaserverstärktem Kunststoff fertigen zu können, wird am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF ein eigenes Verfahren entwickelt. Es hydrophobiert Fasern und sorgt für ihre Temperaturbeständigkeit. Der Schwerpunkt der Entwicklungen liegt auf der kombinierten Holzfasermodifikation durch Acetylierung und anschließender Epoxidharzbeschichtung.

Naturfasern als Bestandteil von Polyamiden

Durch die Beschichtung mit Epoxidharz wird die erhöhte Temperaturbeständigkeit erzielt. Dies ist die Voraussetzung, um die Fasern in Polyamide einarbeiten zu können, was bisher noch nicht möglich ist. Der Nutzen für den Kunden lässt sich am Beispiel eines Hochgeschwindigkeitszuges errechnen: Bei einem Zug mit 14 Übergängen und einer Laufleistung von 12,5 Millionen Kilometern können bei jedem eingesetzten nachhaltigen Übergangssystem 160 Kilogramm eingespart werden. Dies entspricht auf den gesamten Zug gerechnet eine Einsparung von fast 115 Tonnen CO2-Äquivalent.

Hannover Messe, Halle 2, Stand B24

(ID:49991731)

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Stand: 08.12.2025

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