17. Juni 2019 
 
16. Oktober 2018

Fakuma: Naturfaser-Composites für den Leichtbau

Eine „Revolution in der Composite-Welt“ stellt die Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW auf der Fakuma vor: Welchen Beitrag Naturfaser-Composites für den Leichtbau leisten können und was das Insitut für Kunststofftechnik darüber hinaus in Friedrichshafen zeigt, erläutert Dr. Christian Rytka im Gespräch mit DIE MESSE.

Foto: FHNWFoto: FHNW
Verstärktes und hinterspritztes Naturfaserleichtbauelement
Herr Dr. Rytka, Sie sind Gruppenleiter Verfahrenstechnik am Institut für Kunststofftechnik der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW. Welche Themen bestimmen derzeit die Forschung an Ihrem Institut?
Ein Schwerpunkt unserer Entwicklungen liegt auf Hochleistungs-Composites, die vor allem auf den Markt Leichtbau abzielen. Nachhaltigkeitsthemen wie Recycling, Biopolymere und Naturfasern gewinnen zunehmend an Bedeutung. Bei der Oberflächenfunktio­nalisierung und -strukturierung sind zum Beispiel die Medizinaltechnik und die Optik von großer Bedeutung.
Gemeinsam mit dem Institut für nanotechnische Kunststoffanwendungen FHNW und dem Kunststoffausbildungszentrum Aarau KATZ entwickeln wir hauptsächlich mit Schweizer Industriepartnern Anwendungen, in denen das Design, das Verfahren und das Material optimiert und aufeinander abgestimmt werden müssen. Fallweise werden dabei auch Oberflächen mittels Mikro- oder Nanostrukturierung oder chemisch/physikalischer Modifizierung funktionalisiert. Durch kompetente Materialanalytik, Simulation und Berechnung sparen wir Zeit und Ressourcen.

Auf der Fakuma rückt das Institut für Kunststofftechnik seine Kernkompetenz Naturfaserverbundwerkstoffe in den Fokus. Was ist das Besondere an diesen Werkstoffen?
Naturfasern sind nachwachsende Rohstoffe mit einer positiven CO2-Bilanz, die sich nach Gebrauch relativ schnell abbauen. Aufgrund Ihrer geringen Dichte und guten Mechanik weisen Naturfaser-Composites und hier insbesondere Flachsfaserprodukte wie sie von der Firma Bcomp angeboten werden, eine gute spezifische Festigkeit und Steifigkeit auf. Die von Bcomp entwickelten powerRibs stellen durch ihre gitterartige Struktur eine Revolution in der „Composite-Welt“ dar. Durch imprägnierte Flachsgarne entsteht eine Verrippung, welche nicht nur zu einer bis zu 200 Prozent höheren spezifischen Steifigkeit, sondern auch zu erheblich verbesserten Dämpfungseigenschaften des Bauteils führt.

Für welche Einsatzzwecke eignen sich Naturfasercomposites besonders?
Überall dort, wo auf High-performance-Leichtbau in Kombination mit Nachhaltigkeit Wert gelegt wird. Das mögliche Anwendungsspektrum der Technologie von Bcomp im Speziellen erstreckt sich über viele Bereiche. In der Motorsport­serie Electric GT Championship werden Karosserieteile bereits mithilfe von powerRibs versteift. Die Bauteile haben dabei das gleiche Gewicht und die gleiche Performance wie Kohlefaser-Bauteile bei einer 30 Prozent besseren Kosteneffizienz. Das Institut für Kunststofftechnik FHNW arbeitet daran, das Matrixsystem für powerRibs zu optimieren, den Imprägnierungsgrad zu erhöhen und damit die Gesamtperformance des Verbundwerkstoffs zu verbessern. Zunehmend verschmilzt die Composite-Welt mit der klassischen Kunststofftechnik, in dem das Leichtbaupotential von Composite-Materialien und die Wirtschaftlichkeit zur Fertigung von komplexen Bauteilen mittels Spritzguss miteinander vereint werden.

Darüber hinaus zeigt das Institut neue Entwicklungen aus dem Bereich Lasersintern. Was steckt hinter diesem Verfahren?
Beim Lasersintern (LS) wird Pulver, häufig PA12, schichtweise mit einem Laser angeschmolzen, so dass sich die einzelnen Kunststoffteilchen miteinander verbinden. Der Drucker dazu wurde vom FHNW-Spin-off Sintratec entwickelt. Das Spezielle beim Sintratec-Drucker ist die Verwendung eines Diodenlasers, wodurch der Drucker deutlich günstiger gefertigt werden kann. Seit kurzem hat Sintratec zum bestehenden hochfesten PA12 ein flexibles TPE-Material auf den Markt gebracht. Wir unterstützen die junge Firma bei Materialanalysen und bei der Maschinenoptimierung. In Zukunft werden wird an der FHNW neue LS Materialien entwickeln und bestehende optimieren.

Welche speziellen Werkstücke lassen sich damit herstellen?
Mit dem LS-Verfahren können Werkstücke gedruckt werden, die auf keine andere Art und Weise herstellbar sind. Grundsätzlich können komplexe dreidimensio­nale Bauteile mit einem hohen konstruktiven Freiheitsgrad zum Beispiel Teile mit Hinterschnitten, Aussparungen oder bewegliche Teile gefertigt werden. Diese Bauteile weisen darüber hinaus sehr gute Gebrauchseigenschaften wie zum Beispiel hohe mechanische Stabilität oder elastische Verformbarkeit auf, so dass diese auch für Tests während der Entwicklungsphase genutzt werden können.
Das Institut präsentiert sich auf der Fakuma am Stand 2222 in der Halle A2. Mit welchen Erwartungen fahren Sie nach Friedrichshafen?
Zum einen erhoffen wir uns interessante Kontakte mit zukünftigen, bestehenden und ehemaligen Projektpartnern. Ein wichtiges Ziel an der Messe ist es aber auch, auf unser berufsbegleitendes Weiterbildungsangebot, dem vollständig aktualisierten Master of Advanced Studies (MAS) in Kunststofftechnik aufmerksam zu machen.

Welchen Stellenwert hat die Messe für die Kunststoffbranche?
Trotz Digitalisierung ist der persönliche Austausch, der auf dieser Messe im Vordergrund steht, immer noch sehr wertvoll und in gemeinsamen Gesprächen mit bestehenden und potentiellen Kunden kann man neue Ideen, Anforderungen und Entwicklungen direkt besprechen. Die Messe ist ein Hotspot für die Kunststoffbranche und zieht die meisten wichtigen Stakeholders nach Friedrichshafen.

https://www.fhnw.ch/
https://www.fakuma-messe.de/

 

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