Am Fraunhofer LBF wurde ein neuartiges naturfaserverstärkte Compounds für die Verarbeitung im High Speed Additive Manufacturing entwickelt. (Bild: Fraunhofer LBF)
Im Projekt „Eco2-Line“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) innerhalb des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) gefördert wird, geht es um die Gewichteinsparung mit neuartigen naturfaser-verstärkten Leichtbaukomponenten. Gleichzeitig wird der Fertigungsprozess hinsichtlich Ökobilanz optimiert und eine verbesserte Recyclingfähigkeit nach mindestens äquivalenter Lebensdauer des Ursprungsbauteils realisiert. Sitzstrukturen für die Elektromobilität, Zugwagenübergänge und Pick-up-Aufsätze stehen dabei im Fokus. Stauelemente, die Teile eines Pick-up-Aufsatzes sind, werden gedruckt gefertigt.
Achtmal schneller als konventioneller 3D-Druck
Die Forscher 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 neue 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 Mio. km können bei jedem eingesetzten nachhaltigen Übergangssystem 160 kg eingespart werden. Dies entspricht auf den gesamten Zug gerechnet eine Einsparung von fast 115 t CO2-Äquivalent.
Quelle: Fraunhofer LBF
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