Mit biobasiertem Materialmix zum Rotorblatt

Kurz & Knapp

Bioverbundwerkstoffe vereinen Naturfasern mit Kunststoff. Wegen ihrer besonderen Eigenschaften werden sie bereits im Automobilbau eingesetzt.
Forschende der TU Chemnitz arbeiten an einem automatisierten Fertigungsverfahren zur Herstellung von Leichtbauteilen, die aus Flachsfasern, Biokunststoff und Holz bestehen.
Aus diesem Kombi-Material sollen Rotorblätter für eine Kleinwindkraftanlage hergestellt werden. Auch Kosten und Ökobilanzen werden dabei berücksichtigt.

Flachs, Biokunststoff und Holz für den Leichtbau

Ein Nachwuchsforscherteam der TU Chemnitz will Rotorblätter für Kleinwindkraftanlagen aus einer Kombination verschiedener nachwachsender Rohstoffe herstellen. Dafür will das Team eine automatisierte Prozesskette entwickeln, die es erlaubt, auch im Leichtbau sogenannte Sandwich-Strukturen aus Flachsfasern, Biokunststoff und Holz kostengünstig zu fertigen.

Verbundwerkstoffe sind Werkstoffe, die aus zwei oder mehreren miteinander verbundenen Materialien bestehen. Naturfaserverstärkte Kunststoffe bestehen zum Beispiel aus Flachs- oder Hanffasern, die in einen Kunststoff eingebettet sind. Solche Bioverbundwerkstoffe sind leicht und mechanisch stark belastbar. Sie haben sich bereits ihren Platz im Automobilbau oder bei der Herstellung von Schalenkoffern erobert.

Doch es mangelt an automatisierten Fertigungsverfahren für innovative Bioverbundwerkstoffe. Das will ein Forscherteam der TU Chemnitz in dem Projekt ecoWing ändern. Ein Team um Projektleiter Marc Fleischmann entwickelt in den kommenden Jahren ein vollautomatisiertes und reproduzierbares Fertigungsverfahren für sogenannte Sandwich-Strukturen aus den Komponenten Flachs, Biokunststoff und Furnierholz.

Automatisierte Prozesskette entwickeln

„Für die automatisierte Verarbeitung von nachwachsenden Naturfasern mit natürlich schwankender Form und Faserlänge existieren derzeit keine Lösungen“, so Fleischmann. Der Grund: Naturfaserbänder in gleichmäßiger Qualität und zu konkurrenzfähigen Preisen zu erhalten, ist schwierig und teuer.

In dem Prozess der Chemnitzer sollen die natürlich nachwachsenden Leichtbau-Materialien mit wenigen Prozessschritten direkt zur Bauteilform verarbeitet werden. Wesentliche Mengen an Materialabfall können auf diese Art und Weise eingespart werden.

Flachs-Bioverbundwerksstoff — Flachsfaserbündel können in dem Chemnitzer Verfahren zu Bioverbundwerkstoffen verarbeitet werden. © TU Chemnitz/Sabrina Heinrich

Biobasiertes Verbundmaterial auf dem Prüfstand

Neben den mechanischen Materialeigenschaften stehen auch die Produktionskosten auf dem Prüfstand. Aber auch ökologische Gesichtspunkte, wie der CO₂-Fußabdruck, sollen bei der Optimierung und Evaluierung der Prozessparameter berücksichtigt werden.

Mit dem vollautomatischen Fertigungsverfahren wollen die Chemnitzer Forschenden einen Beitrag zum kostengünstigen und ressourcenschonenden Einsatz nachwachsender Rohstoffe im Leichtbau leisten.

Die Nachwuchsforschergruppe wird finanziert aus dem Europäischen Sozialfonds (ESF) und mit Steuermitteln des Freistaates Sachsen auf Grundlage des von den Abgeordneten des Sächsischen Landtags beschlossenen Haushaltes.

Weitere Informationen

Pressemitteilung: Im Fokus: Biobasierte Leichtbau-Sandwich-Strukturen für Rotorblätter

In Kooperation mit bioökonomie.de

Wissenschaftsjahr 2020/21 - Bioökonomie

Das Wissenschaftsjahr 2020/21 widmete sich dem Thema Bioökonomie. Knapper werdende Ressourcen und Nutzflächen bei gleichzeitig wachsender Weltbevölkerung, Klimawandel und Rückgang der Artenvielfalt – all dies sind globale Herausforderungen. Eine Umstellung ist daher notwendig: weg von einer Wirtschaftsform, die auf fossilen Ressourcen basiert, hin zu einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaftsweise – der Bioökonomie. Die Wissenschaft treibt diese Innovationen voran und sorgt dafür, dass Mikroorganismen, Proteine, Algen und weitere „kleine Helden“ der Bioökonomie große Wirkung entfalten. Bürgerinnen und Bürger wurden aufgefordert, diesen Wandel im Dialog mit Wissenschaft und Forschung und im Rahmen zahlreicher Diskussions- und Mitmachformate im Wissenschaftsjahr aktiv mitzugestalten.