BioLEIV

Projekttitel

Verbundprojekt: Bioinspirierter Leichtbau mit einstellbar degradierbaren Faser-Kunststoff-Verbunden
(bioLEIV) - Teilvorhaben "Erforschung einstellbar degradierbarer Fasern aus hydrolytisch aktiven Gläsern"

Projektpartner

Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

cp. max Rotortechnik GmbH & Co. KG

WINDnovation Engineering Solutions GmbH

Projektform und Mittel der TU Freiberg

BMBF/VDI

149.590

Laufzeit10/21 - 09/22
AnsprechpartnerDipl.-Ing. Julia Eichhorn

Neue Recyclingkonzepte für Faser-Kunststoff-Verbunde
Kaum ein Lebensbereich kommt heute noch ohne Kunststoffe aus. Dass sie so omnipräsent sind, liegt an ihrer Vielseitigkeit, denn die Eigenschaften der Materialien lassen sich je nach beabsichtigter Anwendung durch chemische Modifikationen, Zugabe von Additiven und durch Mischen verschiedener Polymere beliebig verändern. Im Fahrzeugbau, der Luft- und Raumfahrt und vor allem in der Windindustrie werden Kunststoffe mit Fasern verstärkt, um hoch belastbare und gleichzeitig leichte Bauteile herstellen zu können. Diese sind außerdem äußerst langlebig. Der große Nachteil der Faser-Kunststoff-Verbunde ist, dass sie kaum recycelt werden können. Am wirtschaftlichsten ist es bisher, die Materialien einfach zu verbrennen und die entstehende Energie und Silikatasche zum Beispiel in der Zementindustrie zu verwenden. Eine echte Kreislaufwirtschaft ist das Verbrennen allerdings nicht. Im Rahmen des bioLEIV-Projektes sollen deshalb Verbundwerkstoffe entwickelt werden, die besonders ressourcenschonend hergestellt und komplett abgebaut werden können. Im Zentrum der Entwicklung stehen Glasfasern, die unter definierten Bedingungen in Wasser löslich sind. Es soll untersucht werden, wie sich Faser-Kunststoff-Verbunde herstellen lassen, die aus den neuen Glasfasern und einem kompostierbaren Biokunststoff bestehen und wie deren Abbaubarkeit unter verschiedenen Bedingungen abläuft. Das Projekt zielt nicht darauf ab, Materialien für Wegwerfprodukte zu entwickeln. Vielmehr sollen hoch belastbare Bauteile mit den neuen Werkstoffen möglich sein. Wichtig ist hierbei jedoch, dass die Glasfasern den Kunststoff als Endlosfaser verstärken und die Faserverläufe optimal auf die Beanspruchung angepasst sind. Leichtbauteile, die so konstruiert werden, lassen sich mit dem Tailored Fiber Placement-Verfahren produzieren. Hierbei werden die den Kunststoff verstärkenden Fasern auf einer Unterlage mit einem Nähfaden fixiert und genau so abgelegt, dass das spätere Bauteil hoch belastet werden kann und dennoch ein sehr niedriges Gewicht aufweist. Das Verfahren ist sehr materialeffizient, da kaum Verschnitt auftritt. Die Verstärkungsstruktur wird anschließend in der entsprechenden Form mit dem Kunststoffverbunden. Anhand eines Rotorblattes für Windkraftanlagen wird untersucht, wie die
Faserverläufe gestaltet werden müssen, um belastbarere Rotorblätter bei geringerem Materialverbrauch zu erhalten. Auf den Berechnungen aufbauend soll ein kleines Rotorblatt als Modell gefertigt werden. Diese Arbeiten sind wichtige Vorarbeiten, um die neuen, abbaubaren Materialien in die Praxis überführen zu können.