CO2-Fussabdruck durch Leichtbau und Werkstoff senken

Funktionsträgerbauteil aus GFK
Vorder- und Rückansicht des Funktionsträgerbauteils (Referenz). (Quelle: KUZ | Kunststoff aktuell)

In einem Beitrag auf Kunststoff aktuell beschreibt das Kunststoffzentrum in Leipzig (KUZ), wie durch eine gezielte Werkstoffauswahl, den Einsatz von Sekundärrohstoffen sowie Leichtbau der CO2-Fußabdruck eines Spritzgussbauteils um etwa 40 Prozent gesenkt werden konnte. Das Bauteil aus dem Beispiel nimmt im Automobil die Batterie auf, als Referenz ist es aus einem GFK gefertigt (PA 66 mit 50 Gewichtsprozent Glasfaser).

Primäres Ziel des Projekts war nicht, das Gewicht zu minimieren, sondern die Treihausgasemissionen in allen Phasen entlang des Produktlebenszyklus (cradle-to-grave-Ansatz) deutlich zu senken. Das Bauteil wurde im sogenannten Eco-Szenario aus einen Kunststoff gefertigt, der bis zu 70 Gewichtsprozent eines PP/PE-Mixes aus dem Hausmüllrecycling beinhaltet. Für die Produktionsprozesse wurden regenerative Energien eingesetzt und durch den Leichtbau die Materialeffizienz verbessert. Das Funktionsträgerbauteil wird in einem OneShot-Spritzgießprozess aus zwei Komponenten gefertigt, wobei die Kernschicht aus PP/PE-PCR geschäumt wird (Thermoplast-Schaumspritzgießen) und für die Hautschicht ein zu 40 Gewichtsprozent langfaserverstärktes PP zum Einsatz kommt. So konnte auch eine deutliche Gewichtsreduktion erreicht werden, wobei die Biegesteifigkeit im Vergleich zum Referenzbauteil sogar leicht verbessert wurde.

Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit der Your Solution sowie der Unterstützung durch die Koller Kunststofftechnik durchgeführt. Die Referenz und das Eco-Szenario wurden mit der Software Umberto LCA+ modelliert und mit Daten aus der Ecoinvent-Datenbank und Plastics Europe untersetzt. Der CO2-Fußabdruck (cradle-to-grave) des Funktionsträgerbauteils konnte mit Hilfe des Eco-Szenarios um etwa 40 Prozent gegenüber der Referenz gesenkt werden.

Neben der Bedeutung der richtigen Werkstoffauswahl zeigt das Szenario die hohe Relevanz des Bauteilgewichts bei bewegten Bauteilen auf. Insbesondere bei einer ausgeprägten Nutzungsphase mit zahlreichen Beschleunigungsvorgängen (hier Komponente in PKW) erschließt sich durch konsequente Anwendung von Leichtbauweisen ein erhebliches Einsparpotenzial der Treibhausgasemissionen. So konnten mit Hilfe des Thermoplast-Schaumspritzgießens das Bauteilgewicht und damit auch die bauteilbezogenen Treibhausgas-emissionen in der Nutzungsphase bei vergleichbarer mechanischer Performance um 25 Prozent reduziert werden.

Das Projekt zeigte auch, wie wichtig die ganzheitliche Betrachtung entlang des gesamten Produktlebenszyklus (cradle-to-grave) ist. Werden bei dem beschriebenen Bauteil lediglich die Phasen Rohstoff und Vorprodukte sowie Produktion betrachtet (cradle-to-gate-Ansatz), so ändert sich die Emissionsverteilung und folglich auch die Priorisierung potenzieller Optimierungsmaßnahmen zur Senkung des CO2-Fußabdrucks.

Bild oben: Optimiertes Funktionsträgerbauteil mit geschäumter Kernschicht. (Quelle: KUZ | Kunststoff aktuell)


Quelle und weitere Infos: Kunststoff aktuell

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