Wer hat die JEC Composites Innovation Awards 2024 gewonnen?

Die Preisverleihung fand am 8. Februar 2024 in Paris statt. Der Wettbewerb steht jedem Unternehmen, Forschungs- und Entwicklungszentrum oder Universität offen, das oder die eine überzeugende kollaborative Innovation oder ein Konzept vorlegen kann.

Was sind die Kriterien für die Vergabe des JEC Composites Innovation Awards?

Kriterien für die Vergabe sind unter anderem die Einbindung der Partner in die Wertschöpfungskette, die Projektkomplexität und das wirtschaftliche Potenzial.

Nachdem von einer internationalen Jury, die die gesamte Wertschöpfungskette der Verbundwerkstoffe repräsentiert, 33 Finalisten ausgewählt wurden, steht jetzt in jeder der 11 Kategorien ein Gewinner fest:

Kategorie: Luft- und Raumfahrt – Teile

ATG Europe hat ein One-Shot-Herstellungsverfahren für ununterbrochene Prepreg-Gitterstrukturen entwickelt, die die derzeitigen Konstruktionen der Zentralrohre für Satelliten ersetzen sollen. Diese zylindrischen Gitterstrukturen bieten eine optimale strukturelle Funktionalität bei geringerer Masse. Diese Innovation umfasste die Konstruktion, Entwicklung und Herstellung eines vollständig repräsentativen CFK- Zentralrohrs in Gitterform, das auf den Anforderungen für den Plato-Satelliten der Esa basiert, einschließlich aller erforderlichen Schnittstellenbereiche. Duroplastische Prepreg-Kohlenstofffasern und -Patches wurden manuell auf einen Dorn gelegt, verfestigt und in einem Autoklaven in einem einzigen Schritt zu einem integralen Teil ausgehärtet. Die primäre Schnittstelle zur Struktur der Trägerrakete bildete ein einteiliger Schnittstellenring aus Aluminium, der über eine Hybridverbindung mit dem Gitterzylinder verbunden wurde.

Kategorie: Raumfahrt – Verfahren

Das Empower AX-Demoteil ist eine mehrfach gekrümmte Duroplastschale, die mit kurzen und endlosfaserverstärkten Elementen additiv funktionalisiert wurde und vonDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR und 12 Empower AX-Mitgliedern realisiert wurde. Sie demonstriert die industriell verfügbare Prozesskette für die additive Funktionalisierung. Das Empower AX Demo Part zeigt das Konzept der additiven Funktionalisierung und seine industriell verfügbare Prozesskette. Es ist ein Gemeinschaftsprojekt des DLR-Innovationslabors Empower AX, in dem das DLR gemeinsam mit zwölf industriellen Akteuren - von Design- und Simulationsexperten über CAD-CAM-Spezialisten bis hin zu Druck- und Materiallieferanten - die Fähigkeit demonstriert, eine mehrfach gekrümmte Duroplastschale mit hochleistungsfähigem, kurz- und endlosfaserverstärktem thermoplastischem Material zu überdrucken. Die kosteneffiziente Herstellung von Verbundwerkstoffen wird mit der hohen Flexibilität und Designfreiheit der additiven Fertigung kombiniert.

Kategorie: Automobil- und Straßentransport – Teile

Ein variabler axialer CFK-Aluminium-Semi-Monocoque in Originalgröße wurde von der Toyota Motor Corporation, Japan, entworfen, hergestellt und bewertet. Es zeigte sich eine Gewichtsreduzierung von 15 % bei minimalem Faserabfall (4 %) und geringen Montagekosten. Diese Technologie zielt darauf ab, die CO2-Neutralität durch den effektiven Einsatz von kohlenstofffaserverstärkten Polymeren (CFK) zu verbessern. Die Technologie erzeugt monolithische 3D-CFK-Aluminium-Strukturen durch die Integration von anisotroper Topologieoptimierung, Turing-Muster-Faserpfadgenerierung, maßgeschneiderter Faserplatzierung und anodischer Nanostrukturierung zur Optimierung der Faserfunktion und Materialausnutzung. Ein Semi-Monocoque-Prototyp demonstriert das Potenzial zur Gewichtsreduzierung bei großen 3D-Strukturen mit komplexer Topologie unter Verwendung von großen Faserkabeln (50K), die auf 5 km Designpfaden platziert wurden, wobei nur 4% Faserabfall anfielen.

Kategorie: Automobil- und Straßentransport - Verfahren

Die reaktive thermoplastische Pultrusion von Röchling Automotive ermöglicht die Herstellung kosteneffizienter und hoch belastbarer Automobilkomponenten. Die Profile werden durch Spritzgießen oder Formpressen in das endgültige Bauteil integriert. Die PA6-basierten Verbundwerkstoffe ermöglichen ein einfaches Recycling ohne Demontage. Die Innovation ist die Verwendung von in-situ pultrudierten PA6GF-Profilen für kosteneffiziente Verbundbauteile in der Automobilindustrie. Die Kombination einer hocheffizienten Fertigung der Verstärkungselemente mittels kontinuierlicher Pultrusion mit modernster Spritzgusstechnik ermöglicht eine Produktion bei niedrigen Taktzeiten und Kosten. Der erzielbare Fasergehalt der pultrudierten Profile ist höher als bei alternativen Verstärkungen und aufgrund des gleichen Kunststoffmaterials für den Spritzguss und die pultrudierten Profile kann das gesamte Teil ohne Demontagearbeiten recycelt werden.

Kategorie: Hoch- und Tiefbau

Renco MCFR ist ein Tragwerkssystem, das aus ineinandergreifenden Verbundbauteilen verschiedener Arten und Größen von Blöcken, Säulen, Trägern, Balken, Kopfstücken, Belägen, Verbindungsstücken usw. besteht. Diese Produkte sind alle miteinander verklebt (chemisch gebunden) und bilden monolithische Strukturen. Renco-Produkte werden mit natürlich vorkommenden Rohstoffen und neu zusammengesetzten Materialien aus recycelten Produkten in einem umweltfreundlichen Herstellungsverfahren gefertigt. Dabei sind sie wirtschaftlich, einfach zu verarbeiten, schnell zu konstruieren, haben eine überragende Festigkeit und erfordern nach dem Bau keinerlei Wartung. Die American Society for Testing and Materials (ASTM) hat die unternehmenseigene Umweltproduktdeklarationen (EPD) überprüft und aufgelistet.

Kategorie: Kreislaufwirtschaft und Recycling

Gewinner: B&M Longworth, Edgworth, UK. Die Entwicklung von "Glassene", einem brandneuen, fortschrittlichen Material mit einem Preis, der dem von Glas nahekommt, und einer Leistung, die mit der von Kohlenstofffasern konkurrieren kann, bei einer beeindruckend niedrigen Ökobilanz. Förderung der strukturellen Wiederverwendung von Verbundwerkstoffen in großem Maßstab. Emphasizing zielt darauf ab, ein neues, fortschrittliches Material zu schaffen, dessen Preis dem von Glasfasern nahe kommt, dessen Leistung mit der von Kohlefasern konkurrieren kann und dessen Ökobilanz beeindruckend ist. GFK aus verschiedenen Quellen (Wind, Meer, Faserproduktion), das durch Deecom-Pressolyse als 100 % sauberes Glas wiedergewonnen wird. Die Fasern werden in 6 mm lange Stücke geschnitten, bevor eine Reihe von Schlichtechemikalien in Betracht gezogen, bewertet und getestet werden. Anschließend werden sie mit duroplastischem Polyamid gemischt und spritzgegossen, so dass ein strukturelles Bauteil für die Massenproduktion entsteht, das im Vergleich zum Gegenstück aus Stahl getestet und mit einer Charakterisierungsdatenkarte versehen wird.

Kategorie: Digitalisierung, KI & Daten

Der ausführbare digitale Zwilling für Windturbinenblätter von Relia Blade kombiniert ein Modell reduzierter Ordnung mit Live- Sensorsignalen, um die strukturelle Leistung in Echtzeit zu bewerten. Die Kombination von physischen und virtuellen Sensoren ist der Schlüssel zur strukturellen Gesundheitsüberwachung. Das 12,6 m lange Windturbinenblatt wird in einem konventionellen Vakuuminfusionsverfahren im DTU Blade Lab hergestellt. Nicht gekrümmte UD- und BIAX-Glasfasergewebe, Sandwich-Kernmaterial und Wurzel-Einlagen werden als Trockenschichten in die Formen gelegt. Anschließend wird für jedes der Teile ein Vakuuminfusionsverfahren mit einem Epoxidharzsystem durchgeführt. Nachdem die Schalen und Stege infundiert und vollständig ausgehärtet sind, werden die beiden Schaufelschalen und Scherstege mit Epoxidkleber verklebt, bevor das Blatt zugeschnitten wird.

Kategorie: Ausstattung, Maschinen und Schwerindustrie

Ein neues modulares Schneidwerkzeug für Holzbearbeitungsmaschinen wurde von Deutsches Institut für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickelt, das die mechanischen Vorteile von CFK nutzt. Es wird eine Gewichtsreduzierung von mehr als 50 % und eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit um über 50 % erreicht. Anstatt den metallischen Werkzeugkörper durch CFK zu ersetzen, wurden neue Konstruktionsprinzipien mit Hilfe numerischer Simulationen analysiert. Nach dem Prinzip der optimalen Lastverteilung führte die virtuelle Entwicklung zu einem modularen Werkzeugdesign mit dreieckigen Komponenten, die die Zentrifugalkräfte aufnehmen, und einer Außenschale, die die Biege- und Torsionslasten aufnimmt. Die belastungsoptimierte Ausrichtung der Kohlenstofffasern führt zu einer maximalen Steifigkeit und Festigkeit des Werkzeugkörpers. Das Endergebnis zeichnet sich durch maximale Gewichtsreduzierung und erhöhte Produktivität aus, ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen.

Kategorie: Seeverkehr und Schiffbau

Ocean Wings ist ein patentiertes, automatisiertes, sich selbst hebendes und senkendes vertikales Flügelsegelsystem, das es neuen oder bestehenden Schiffen ermöglicht, ihren Treibstoffverbrauch und die daraus resultierende CO₂-Bilanz um bis zu 50 % zu reduzieren. Zu den Herausforderungen der Technologie gehört die Fähigkeit des Flügels, Winden von bis zu 100 Knoten standzuhalten und gleichzeitig das ordnungsgemäße Funktionieren seiner Funktionen zu gewährleisten: automatische Ausrichtung in Bezug auf den Wind, einstellbare Wölbung, reffbar und rollbar. Um diese Herausforderungen zu meistern, ist die Struktur von entscheidender Bedeutung. Ayro hat sich dafür entschieden, bei der Konstruktion der Flügelsegel weitgehend Verbundwerkstoffe zu verwenden, die sich durch hohe mechanische Festigkeit und geringes Gewicht auszeichnen.

Kategorie: Erneuerbare Energien

Cetecs Blade Circularity Solution macht Turbinenblätter aus Epoxidharz kreislauffähig, ohne das Design oder die Zusammensetzung des Materials zu verändern. Dabei wird ein chemischer Prozess eingesetzt, der Epoxidharz in neuwertige Materialien aufspaltet und so eine Kreislaufwirtschaft für die Schaufelherstellung schafft.

Die Innovation definiert den Kreislaufgedanken für Turbinenblätter auf Epoxidbasis neu. Sie trennt Glas, Kohlenstofffasern, Kernmaterial, Metallkomponenten und Harz präzise für ein gezieltes Recycling, optimiert die Wiederverwendung und verbessert die Kreislaufwertschöpfungsketten. Durch modernes Chemcycling wird das Epoxidharz in seine chemischen Monomere aufgespalten, so dass die Eigenschaften des recycelten Materials denen der Neuware entsprechen. Im Sinne der Nachhaltigkeit arbeitet es effizient mit ungiftigen, standardisierten Chemikalien bei minimalem Energieeinsatz. Das Verfahren ist auf herkömmliche Turbinenblätter auf Epoxidharzbasis zugeschnitten und schließt eine Lücke in der Branche. Es wird durch das Interesse der Abfallverwerter und die laufende industrielle Skalierung unterstützt und verspricht eine rasche Umsetzung vom Labor in den Großmaßstab.

Kategorie: Sport, Freizeit und Erholung

Snowboard mit patentiertem anisotropen Kopplungseffekt (A.L.D.-tech.) aus Hanf und recycelten Carbonfasern mit biobasiertem Epoxidharz. Die Innovation ist die Anwendung des Dry-Fiber-Placement (DFP) für die Herstellung von Snowboard-Preforms aus Hybridhanf und recycelten Kohlenstofffasern (rCF). Das Verfahren wurde bisher nur zur Verarbeitung von Endlos- Kohlestofffasern eingesetzt. Dank der hervorragenden Materialeigenschaften des Hanfbandes und der gerichteten rCF-Vliese können beide Materialien mit DFP automatisch verarbeitet werden. Dies spart 75% des Verschnittes der Hanffasern und nutzt den Verschnitt unserer Carbonfaser-Snowboards, um Kosten zu sparen und den CO₂- Fußabdruck zu reduzieren.