Naturfaserverstärkte Biopolymere werden bisher eher selten in Hochleistungsanwendungen eingesetzt. Wie die Werkstoffeigenschaften von thermoplast- und duroplastbasierten Werkstoffen in einem Hybridbauteil kombiniert werden können, erforscht jetzt das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS am Beispiel eines Kindersitzes.
Die Fraunhofer-Forscher arbeiten dazu mit ihren Projektpartnern an verschiedenen Aufgaben:
- Das erste Ziel ist, modifizierte biobasierte Thermoplast-Materialien zu erforschen und weiterzuentwickeln, die mit Naturfasern zum Spritzgusscompound sowie zum endlosfaserverstärkten Hochleistungsverbund kombiniert werden und spezielle Eigenschaften aufweisen müssen.
Dabei stehen einheimische Naturfasern wie Bast oder Cellulose als Fasermaterial im Vordergrund. Um die Polymermatrix an diese anzupassen, werden die Polymere nach der thermoplastischen Verarbeitung mit Elektronen bestrahlt und auf diese Weise so modifiziert, dass sie durch die nachträgliche Vernetzung einen duroplastischen Charakter aufweisen. Damit werden sie mechanisch besser belastbar und wärmeformbeständig. - Das Material soll zu biobasierten quasi-endlosfaserverstärkten Halbzeugen verarbeitet werden, die mit Laminaten aus unidirektionalen Eigenschichten verstärkt werden. Dabei gilt es, die Faserorientierung des Halbzeugs an die spätere Belastung des Bauteils anzupassen und die Preform endkonturnah mit geringem Verschnitt aufzubauen.
- In einem dritten Schnitt entsteht ein Hybrid-Spritzgussbauteil – eine Sitzschale – als Demonstrator, an dem sich die Struktureigenschaften und Belastungsgrenzen des biobasierten Bauteils sowie seine Recyclingfähigkeit testen lassen.
Projektpartner sind die Evonik Nutrition & Care GmbH, die SachsenLeinen GmbH, Technische Universität Chemnitz und EDAG Engineering GmbH, sowie GK Concept GmbH, Britax Römer Kindersicherheit GmbH, Knoten Weimar GmbH und ID Berlin.
Bild oben: Die Sitzschale wird mit Tapes aus naturfaserverstärkten Kunststoffen hergestellt. (Quelle: Fraunhofer IMWS / Sven Döring / Agentur Focus)
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Quelle und weitere Infos: Fraunhofer IMWS