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Naturfaserverstärkter Kunststoff (NFK) Organobleche mit Flachsfasern für E-Bike-Batteriegehäuse entwickelt

Von Dipl.-Ing. Dorothee Quitter |

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Das Fraunhofer LBF und der Batteriehersteller Ansmann haben im Projekt Biobattery Organobleche mit Flachsfasern entwickelt. Ein angepasstes, kontinuierliches Herstellungsverfahren soll die serielle, industrielle Fertigung ermöglichen. Als Demonstrator dient ein E-Bike-Batterie-Gehäuse.

Ein E-Bike-Batteriegehäuse mit Flachs-PP-Organoblech-Einlegern. Risiken durch den Bruch der Batteriegehäuse können so vermindert werden.
Ein E-Bike-Batteriegehäuse mit Flachs-PP-Organoblech-Einlegern. Risiken durch den Bruch der Batteriegehäuse können so vermindert werden.
(Bild: Ansmann)

Bei Organoblechen handelt es sich um faserverstärkte Thermoplaste, die ähnlich wie Bleche verarbeitet werden können. Ihre Festigkeit steht der klassischer Blechbauteile in nichts nach, gleichzeitig sind sie leichter. Organobleche mit Naturfasern sind auf dem Markt jedoch bislang kaum kommerziell erhältlich. Grund dafür ist die Empfindlichkeit der Naturfasern gegenüber hohen Temperaturen, die die Imprägnierung mit der thermoplastischen Matrix erschwert. Auf der anderen Seite zeichnen sich Fasern aus Hanf und Co. durch eine geringe Splitterneigung und eine hohe Elastizität aus, was Werkstoffe mit bislang unerreichter Schlagzähigkeit verspricht.

Schmelzeimprägnierverfahren angepasst

Das Fraunhofer LBF hat nun im Projekt BioBattery ein selbst entwickeltes Schmelzeimprägnierverfahren so angepasst, dass es sich zur kontinuierlichen Herstellung von Organoblechen aus Naturfasern eignet. Wie die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) als Projektträger mitteilt, setzte das Fraunhofer-Team als Materialien Flachsfasern zur Verstärkung und Polypropylen (PP) als Matrix ein. Auch biobasiertes PA11 wurde als Matrix getestet. Langfristig könnte dies das interessantere Material sein, da seine mechanischen Eigenschaften die von PP noch übertreffen.

E-Bike-Batterie-Gehäuse als Demonstrator

Als Demonstrator diente ein E-Bike-Batterie-Gehäuse der Firma Ansmann, das mit den Flachs-PP-Organoblechen verstärkt wurde. Laut FNR wiesen in Tests Proben dieser Gehäuse bessere mechanische Kennwerte als Vergleichsmaterialien auf; bei gleichzeitig verringertem Gewicht. Die Verbindung der Organobleche mit dem Batteriegehäuse wurde im Spritzgussprozess hergestellt. Nach Erkalten zeigte sich jedoch eine leichte, unerwünschte Krümmung der hergestellten Bauteile, die die Forschenden auf eine unterschiedliche Ausdehnung von Batteriegehäuse und Organoblech zurückführen. Sie wollen nun Lösungsansätze prüfen. Gelingt die Optimierung des Verfahrens, rückt der industrielle Einsatz der naturfaserbasierten Organobleche in greifbare Nähe.

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