Faserverbundkunststoffe

Faserverstärkte Duromere sind im Leichtbau unverzichtbar, haben aber ihre Nachteile: Sie sind plastisch nicht mehr verformbar und eine stoffliche Verwertung ist derzeit nahezu unmöglich. Wissenschaftler wollen diese Nachteile ausräumen und entwickeln formbare Faserverbundkunststoffe.

Formbare Kunststoffe sollen stoffliche Verwertung möglich machen


Faserverbundkunststoffe (FVK) sind aus Luftfahrt und Fahrzeugbau nicht mehr wegzudenken. Insbesondere faserverstärkte Duromere sind wegen ihrer besonders guten mechanischen Eigenschaften und chemischen Beständigkeit für verschiedene Anwendungen extrem wichtig. Ihr Nachteil: Der außerordentlich widerstandsfähige Verbund ist plastisch nicht mehr verformbar. Das limitiert den Einsatz großserienfähiger Fertigungsverfahren und macht eine stoffliche Verwertung ausgedienter Bauteile derzeit nahezu unmöglich. Ein Wissenschaftlerteam am Fraunhofer IFAM will diese Nachteile überwinden und erforscht FVK, die sich thermisch oder durch andere äußere Impulse reversibel umformen lassen.

„Die Entwicklung formbarer Faserverbundkunststoffe mit Kohlenstoff- oder Naturfasern, die sich thermisch oder durch andere äußere Einflüsse reversibel umformen lassen, steht im Fokus des Forschungsprojekts DuroCycleFVK – Recycelbare und umformbare Duromere zur Herstellung modulierbarer Faserverbundkunststoffe“, erklärt Katharina Koschek. Die Chemikerin ist seit Februar Leiterin der Abteilung Chemie der Faserverbundkunststoffe am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM). Voraussetzung dafür sei die Entwicklung neuer dreidimensional vernetzter Kunststoffe, die unter bestimmten Bedingungen eine Umformung zulassen. „Basierend auf solchen verformbaren Kunststoffen können dann einfache, flächige FVK durch großserienfähige Formgebungsprozesse in komplexe Bauteile, wie beispielsweise Stoßfänger für Autos oder andere Strukturen aus dem Flugzeugbau überführt werden“, beschreibt Koschek die Anwendungspotenziale.

Kunststoffe, die sich nachträglich umformen und in ihre Bestandteile auftrennen lassen, könnten die Reparatur und Instandhaltung beschädigter sowie die stoffliche Verwertung ausgedienter Bauteile revolutionieren. Davon ist die Nachwuchswissenschaftlerin überzeugt. Darüber hinaus würden Naturfasern als Alternative zur Kohlenstofffaser zusammen mit biobasierten Polymeren die Ökobilanz der verformbaren FVK verbessern und den Leichtbau zukunftsweisend prägen.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt im Rahmen des Nachwuchswettbewerbs NanoMatFutur für vier Jahre. Mit NanoMatFutur wird einem jüngeren, in der Forschung bereits erfahrenen wissenschaftlichen Personenkreis die Möglichkeit gegeben, in Deutschland eine eigene, unabhängige Nachwuchsgruppe aufzubauen und neue interdisziplinäre Forschungsansätze in den Nano- oder Werkstofftechnologien zu bearbeiten.

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