Über das Forschungsprojekt Bio-FML berichtete Leichtbauwelt im Juli 2020. Damals zielte das Projekt auf ein seriennahes Fertigungssystem für vollständig recycelbare Faser-Metall-Laminate aus Metall, Naturfasern und thermoplastischem Biokunststoff – mit Anwendungspotenzial im Bauwesen sowie in Transport und Logistik.
Was ist aus dieser vielversprechenden Entwicklung geworden? Im Rahmen unseres Formats „Pilot oder Pause – der Leichtbaucheck“ haben wir beim Fraunhofer IPT nachgefragt.
Pilot oder Pause? Der Leichtbau-Check
In dieser Rubrik greifen wir frühere Leichtbauprojekte erneut auf. Wir fragen die Verantwortlichen, wie sich ihre Ideen entwickelt haben – und zeigen, welche Chancen und Hürden in der Praxis bestehen.
Wie hat sich das Projekt entwickelt und welche Forschritte konnten erzielt werden?
Es wurde leider nicht weiterverfolgt. Zum einen vermutlich, weil es keine passende Ausschreibung für ein Folgeprojekt gab. Zum anderen, weil die Projektergebnisse nicht so vielversprechend waren, dass es eine Weiterführung des Projekts mit Eigenmitteln gerechtfertigt hätte.
Was genau waren die Hindernisse und „Show-Stopper“ dieser Entwicklung?
Es konnten nur Teilergebnisse, wie die Technologie zur kontinuierlichen Konsolidierung von FVK-Laminaten industriell verwertet werden. Und obwohl eine industrielle Verwertung des Materials mittelfristig nach Projektabschluss zu erwarten war, standen einige Herausforderungen im Wege:
- Die vollständige Imprägnierung des Hybridverbundes konnte weder stationär noch kontinuierlich realisiert werden.
- Die Steigerung des Matrixanteils war für das Hybridgewebe von Delcotex prozesstechnisch nicht möglich. Das aber hat die Bildung von Makroporen zwischen den Hybridlagen begünstigt.
- Die Skalierung der kontinuierlichen Laserstrukturierung von Metall-Coils wurde im zeitlichen Rahmen des Projektes nicht realisiert und muss weiter erforscht werden.
- Eine prototypische Konsolidierungsanlage zur kontinuierlichen Herstellung von Bio-FML wurde mit dem Projektpartner Dirkra aufgebaut
- Aus dem Abschlussbericht des Projektes ging nicht hervor, ob eine Patentanmeldung oder Zertifizierung zustande kam.
Wie könnte Ihre Entwicklung den Leichtbau in Zukunft dennoch weiter voranbringen?
Im Projekt kamen nachhaltige Biokunststoffe wie PLA und Naturfaser wie Flachsfaser zum Einsatz. Daraus entstand ein biobasiertes Hybridgewebe als Ersatz für die petrochemischen Materialien (wie Glasfaser und herkömmliche Kunststoffe). Das Projekt hat das Potential dieser Biokombination mit vergleichbaren Verbunden dargestellt.
Des weiteren wurde die Machbarkeit einer kontinuierlichen Herstellung derartiger Hybridlaminate sowie die Recycelbarkeit der gefertigten FML nachgewiesen. Diese Arbeitsaspekte zeigen die Möglichkeit zur zukünftigen nachhaltigen Herstellung von FML.
Welche Bedeutung hat Leichtbau derzeit für Ihr Institut?
Leichtbau ist ein zentrales Thema in unserem Institut, um Innovationen voranzutreiben, Ressourcen effizienter zu verwerten und neue Märkte, zum Beispiel in der Mobilität oder Luft- und Raumfahrt, zu erschließen. Es stärkt die Wettbewerbsfähigkeit des Instituts und bringt uns näher zu einer nachhaltigeren Welt.
Unsere Einschätzung
Bio-FML ist ein wertvoller Leichtbau-Check, gerade weil das Projekt nicht einfach als Erfolgsgeschichte weitererzählt werden kann. Die Rückmeldung von des Fraunhofer-Instituts zeigt klar an individuellen aber auch allgemeinen Fragen, woran der Transfer in die industrielle Umsetzung scheitern kann: an unvollständiger Imprägnierung, Porenbildung, nicht ausreichend skalierter Laserstrukturierung und fehlender Anschlussfinanzierung.
Trotzdem bleiben wichtige Erkenntnisse aus diesem Projekt: Die Machbarkeit der kontinuierlichen Herstellung, der Einsatz biobasierter Werkstoffe und der Nachweis der Recycelbarkeit liefern Ansatzpunkte für künftige Faser-Metall-Laminate.
Für die Leichtbau-Community ist das Projekt deshalb weder Pilot noch Pause, sondern ein Lernbeispiel dafür, wie anspruchsvoll der Weg von nachhaltigen Materialkonzepten zur industriell robusten Anwendung ist.
Wer ist Ansprechpartner für Rückfragen?
Interessierte können sich bei Fragen oder Kooperationsinteresse
- an den Gruppenleiter für Faserverbundtechnik Sören Herkströter oder
- den Abteilungsleiter für Hochleistungsmaterialien Dr. Ing. Henning Janssen
wenden.
Bild oben: S-Profil mit Flachs-Polylactid-Kern und Aluminium-Decklage, mit einem neu entwickelten, temperierbaren Tauchkantenwerkzeug heißgepresst und warm umgeformt. (Quelle: Fraunhofer IPT)
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