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Biobasierte Hochleistungsverbundwerkstoffe aus Bingen am Rhein

25.09.2014 - (idw) Fachhochschule Bingen

Biobasierte Hochleistungsverbundwerkstoffe, die auch den Vergleich mit Kohlenstofffaser-verstärkten Materialien nicht scheuen müssen, dürften schon bald keine Zukunftsmusik mehr sein. Die Biogene Werkstatt, das Labor für nachwachsende Rohstoffe der Fachhochschule Bingen, verfolgt auf diesem Gebiet eine intensive Entwicklung im Hinblick auf eine nachhaltigere Werkstoffwelt. Aktuell stehen zwei Materialentwicklungen im Fokus der Untersuchungen:

Zum einen Prototypen eines naturfaserverstärkten, biogenen Kantinentabletts, anhand dessen die Feuchtigkeitsbeständigkeit der wasserliebenden natürlichen Materialien verbessert werden soll. Dies ist nicht nur für Tabletts wichtig, sondern auch für den Fahrzeugbau, weil die Formteile in Fahrzeugen permanent der Umgebungsfeuchte ausgesetzt sind. Am Ende des Projekts werden die prototypischen Tabletts in der Mensa der FH Bingen einem Praxistest unterzogen, bei dem sie auch industriellen Spülprozessen standhalten sollen.

Weiterhin beschäftigt sich das Team der Biogenen Werkstatt mit dem Einsatz schädigungsarm isolierter Bastrindenstreifen von Hanfpflanzen, die so ihre natürlichen mechanischen Eigenschaften voll im Verbundwerkstoff entfalten können. Dadurch werden mechanische Leistungsbereiche zugänglich, die bislang nur von Carbonfasern bekannt sind. Auch dies ist für den Bau neuer, effizienter Fahrzeuge von großer Bedeutung, denn nur mit ökologischen Werkstoffen kann eine ökologische Mobilität realisiert werden.

Wie immer bei Verbundwerkstoffen ist die Feinabstimmung der komplexen Rezepturen von großer Bedeutung weiß Projektleiter Professor Oliver Türk. Dies gilt bei den neuartigen biobasierten Materialien noch mehr, da hier keine jahrzehntelangen Erfahrungen existieren. Die bisherigen Laborergebnisse der neuen Entwicklungen sind jedoch bereits überzeugend.

Beide Projekte gehören zu einer ganzen Reihe von Forschungsvorhaben, die in jüngster Zeit genehmigt worden sind und die zusammen mit der Transferstelle Bingen (TSB) und einem Team begeisterter Ingenieure bearbeitet werden. Der Fokus richtet sich immer auf neue biogene Werkstoffe aus Naturfasern und biogenen Kunststoffen, um so möglichst weitgehend biogene Verbundwerkstoffe entwickeln zu können. Denn nicht nur die Energiewelt werde immer differenzierter und komplizierter, so der Experte für Biokunststoffe und stellvertretender Leiter der TSB. Ressourcenschonung und Rohstoffverknappung erzwingt ein Umdenken, insbesondere durch steigende Nachfrage aus den Schwellenländern. Aktuell geht der Trend weg von der Petrochemie und Kohlefasern, hin zu biobasierten Kunststoffen, die mit Naturfasern verstärkt sind. Ausgangsmaterialien möglichst aus heimischer Produktion zur Schaffung regionaler Stoffkreisläufe und lokaler Arbeitsplätze sind der Schlüssel, weiß der Professor. Ebenso bedeutend wie die Materialkomposition aus heimischen Pflanzeninhaltsstoffen seien dabei niedrige Emissionen, auch in der Herstellung, energieeffiziente Herstellungsverfahren und umweltschonendes Recycling. Biogene Pflanzenöle beispielsweise zeichnen sich nach der Vernetzung besonders durch niedrige organische Emissionen aus.

Aktuell präsentieren die Binger Ingenieure auf der IAA für Nutzfahrzeuge vom 25. September bis 2. Oktober 2014 in Hannover am Gemeinschaftstand rheinland-pfälzischer Hochschulen eine der Innovationen, die in der nationalen und internationalen Fachwelt Beachtung finden dürfte: Die TSB informiert über die biogenen Hochleistungsverbundwerkstoffe mit unidirektional angeordneten Bastfasern, die schädigungsarm gewonnen werden. Der Werkstoff imponiert durch deutlich bessere mechanische Werte als bislang bekannte biogene duroplastische Verbundwerkstoffe, niedrigste organische Emissionen und eine beeindruckende neuartige Optik.

Umwelt- und Klimaschutz, nachhaltiges Wirtschaften und die Suche nach intelligenten, umweltverträglichen Lösungen prägen die Forschung an der technisch-naturwissenschaftlichen FH Bingen. Vor allem mit Blick auf die Automobilindustrie wollen die Forscher belegen, dass mit naturfaserverstärkten Bauteilen das Fahrzeuggewicht reduziert und ein Beitrag zur Kraftstoffeinsparung geleistet werden kann. Eine möglichst lange werkstoffliche Nutzung vor der anschließenden thermischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe (Kaskadennutzung), heißt deshalb die klare Devise im Labor von Dr. Türk.


Kontakt und weitere Informationen:
Fachhochschule Bingen
Professor Dr. Oliver Türk
tuerk@fh-bingen.de

Lehrgebiete:
- Nachwachsender Rohstoffe, biobasierte Werkstoffe
- Energetische Nutzung nachwachsender Rohstoffe
- Verbundwerkstoffe
- Stoffstrommanagement
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