Biobasierte Sandwich-Strukturen als Alternative zu GFK in der Windkraft

Biobasierte Sandwich-Strukturen als Alternative zu GFK in der Windkraft

Die ESF-Nachwuchsforschergruppe „ecoWing“ der TU Chemnitz arbeitet an einer Prozesskette zur automatisierten Verarbeitung nachwachsender Leichtbau-Materialien zu biobasierten Sandwich-Strukturen für Rotorblätter.

Eine automatisierte, bauteilkonturnahe Fertigung biobasierter Leichtbau-Sandwich-Strukturen ist das erklärte Ziel der Entwicklungsarbeit. Die gesamte Prozesskette soll so weit entwickelt werden, dass ein funktionsfähiges Rotorblatt für eine Kleinwindkraftanlage hergestellt werden kann.

Dazu sollen in einem vollautomatisierbaren, reproduzierbaren Fertigungsverfahren Leichtbau-Sandwich-Strukturen aus Flachsfasern, biobasiertem Kunststoff und Furnierholz entstehen. Diese natürlich nachwachsenden Leichtbau-Materialien sollen mit wenigen Prozessschritten ressourceneffizienz mit wenig Materialabfall direkt zur Bauteilform verarbeitet werden. Neben mechanischen Materialeigenschaften und den Kosten sollen auch ökologische Gesichtspunkte einfließen, wie beispielsweise der CO2-Fußabdruck.

An dem interdisziplinären Projekt sind vier Professuren aus drei Fakultäten der TU Chemnitz beteiligt. Die Projektkoordination liegt bei der Professur Textile Technologien (Prof. Dr. Holger Cebulla). Die Projektleitung hat Marc Fleischmann inne, wissenschaftlicher Mitarbeiter an dieser Professur. Hinzu kommen die Stiftungsprofessur Textile Kunststoff- und Hybridverbunde (Prof. Dr. Daisy Nestler), die Professur Koordinationschemie (Prof. Dr. Michael Mehring) und die Professur Unternehmensrechnung und Controlling (Prof. Dr. Uwe Götze).

„Für das automatisierte Verarbeiten nachwachsender Naturfasern mit natürlich schwankender Form und Faserlänge existieren derzeit keine Lösungen. Naturfaserverstärkte Kunststoffe werden in hoch belasteten Bauteilen deshalb überwiegend in Premium-Nischenprodukten wie zum Beispiel biobasierte Ski oder Snowboards eingesetzt. Bei diesen Bauteilen werden zum Teil mechanische Eigenschaften erreicht, die mit Produkten aus synthetischen Konkurrenzmaterialien vergleichbar sind. Herausfordernd ist insbesondere die Bereitstellung von Naturfaserbändern in möglichst gleichmäßiger Qualität und zu konkurrenzfähigen Preisen.“
(Marc Fleischmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter, TU Chemnitz)

Die Nachwuchsforschergruppe wird finanziert aus dem Europäischen Sozialfonds (ESF) und mit Steuermitteln des Freistaates Sachsen auf Grundlage des von den Abgeordneten des Sächsischen Landtags beschlossenen Haushaltes.

Bild oben: Flachsfaserbündel können im Tailored-Fiber-Placement-Verfahren zu Naturfaser-Preforms verarbeitet werden. Dieses Verfahren ist im ecoWing-Projekt Teil der Prozesskette. (Quelle: TU Chemnitz / Sabrina Heinrich)


Quelle und weitere Infos: TU Chemnitz, Innovations Report, idw-online, K-Zeitung

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