Recyclingfähig, biologisch abbaubar und aus nachwachsenden Rohstoffen produziert: Biobasierte UD-Tapes kombinieren die Vorteile von faserverstärkten Halbzeugen für leichte und hochfeste Bauteile mit maximaler Nachhaltigkeit. Neue Lösungen für den Einsatz von Polybutylensuccinat (PBS), das mit Endlosglasfasern verstärkt ist, stellt das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS auf der Fachmesse Fakuma in Friedrichshafen vor.
Unidirektional-faserverstärkte Halbzeuge (UD-Tapes) sind hochbelastbare Verbundmaterialien, die aus kontinuierlichen, parallelen Fasern bestehen. Sie sind mit einem thermoplastischen Matrixmaterial imprägniert und werden in der Herstellung von leichten und hochfesten Bauteilen eingesetzt. UD-Tapes bieten hohe Festigkeit bei geringem Gewicht und sind somit ideal für die Herstellung von leichten, stabilen Komponenten.
Für den Leichtbau bieten UD-Tapes somit erhebliche Potenziale. Einen noch größeren Beitrag zur ökologisch sinnvollen Nutzung von Ressourcen können die Halbzeuge leisten, wenn sie ihrerseits aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Die Herstellung solch nachhaltiger UD-Tapes ist dem Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS gelungen. Gemeinsam mit Projektpartnern wurde ein mit Endlosglasfasern verstärktes Polybutylensuccinat (PBS) entwickelt – ein technischer Biokunststoff, der recyclingfähig und biologisch abbaubar ist. PBS, das etwa aus Holz, Gräsern, Reststoffen aus der Papierindustrie oder auch Gärresten aus Biogasanlagen gewonnen werden kann, bringt zudem gute Verarbeitungseigenschaften mit sich und ist somit für vielfältige Anwendungen in nachhaltigen Produkten geeignet.
PBS kann als Werkstoff sowohl zur Tape-Herstellung als auch für Doppelschnecken-Compoundierung und Spritzguss-Direktverarbeitung genutzt werden. Das Fraunhofer IMWS hat mit seinen Forschungspartnern im Projekt vielfältige Erkenntnisse zur gezielten Eigenschaftsmodifizierung (etwa die Erhöhung der Viskosität und Schmelzefestigkeit zur Herstellung von Schäumen aus PBS) erzielt und auch Lösungen für Rezyklierbarkeit und Sortierbarkeit (Erkennen von PBS-Fraktionen über ein Kamerasystem) entwickelt. Welche Anwendungsmöglichkeiten dieser technische Biokunststoff in der Tape-Herstellung sowie im Spritzguss bietet, stellt das Institut vom 15. bis 19. Oktober 2024 auf der Fachmesse Fakuma vor. In Halle B2 (Stand B2-2108) werden dazu unter anderem entsprechende Halbzeuge und Demonstratoren präsentiert.
Vertiefende Einblicke in die Einsatzmöglichkeiten von Bioverbunden, auch für hochbelastete Bauteile, individuelle Kundenentwicklungen und die Bereitstellung von Materialmustern, bietet der Workshop »Biopolymere und Bioverbunde«, zu dem das Fraunhofer IMWS am 12. November 2024 nach Schkopau einlädt. Die kostenlose Veranstaltung gibt einen kompakten Überblick zum aktuellen Stand der Technik und den vielfältigen Möglichkeiten mit diesen Materialien, auch hier mit biobasiertem Polybutylensuccinat als Beispiel.
Über das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) bietet mikrostrukturbasierte Diagnostik und Technologieentwicklung für innovative Werkstoffe, Bauteile und Systeme. Aufbauend auf den Kernkompetenzen in leistungsfähiger Mikrostrukturanalytik und im mikrostrukturbasierten Materialdesign erforscht das Institut Fragen der Funktionalität und des Einsatzverhaltens sowie der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Lebensdauer von Werkstoffen, die in unterschiedlichen Markt- und Geschäftsfeldern mit hoher Bedeutung für die gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung zur Anwendung kommen. Für seine Partner in der Industrie und für öffentliche Auftraggeber verfolgt das Fraunhofer IMWS das Ziel, zur beschleunigten Entwicklung neuer Werkstoffe beizutragen, Materialeffizienz und Wirtschaftlichkeit zu steigern sowie Ressourcen zu schonen. Damit leistet das Institut einen Beitrag zur Sicherung der Innovationsfähigkeit wichtiger Zukunftsfelder sowie zur Nachhaltigkeit als zentraler Herausforderung des 21. Jahrhunderts.
Text: Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS