Weniger ist mehr: Evonik legt Lösungen für mehr (Kosten-) Effizienz im Leichtbau vor

 

Sie sind leicht, extrem stabil und bieten vielfältige Designmöglichkeiten: Verbundwerkstoffe. In der modernen Produktion sind sie längst unverzichtbar – etwa, wenn es darum geht, leichtere Autos oder leistungsstarke Windkraftanlagen zu bauen. Und doch scheitert die Fertigung in der Großserie bislang oft noch an der komplexen und kostenintensiven Handhabung. Das könnte sich nun ändern: Evonik hat ein interdisziplinäres Team im Projekthaus Composites drei Jahre lang auf die Suche nach Lösungen geschickt. Die Bilanz des nun beendeten Projekthauses: Materialien und Prozesse, die eine automatisierte Produktion zu wirtschaftlichen Preisen ermöglichen. Potenzielle Kunden verschiedener Industriebranchen testen die Entwicklungen bereits.

Evonik stellt sich damit in Sachen Verbundwerkstoffe nachhaltig auf und liefert zugleich neue Impulse für einen Markt im Aufwind: Der weltweite Composites Markt erreichte 2015 ein Volumen von rund 74 Mrd. € bzw. rund 9 Millionen Tonnen – Tendenz steigend. Experten gehen für die folgenden Jahre von einer Wachstumsrate von jährlich sechs Prozent aus (Quelle: JEC Composites).

 

NewsAttachment_28390Bald serienreif: Die Pilotanlage, die das Projekthaus Composites zur Herstellung unidirektionaler (UD)Tapes aufgebaut hat, liefert derzeit 160 Millimeter breite Tapes. 

Getragen wird dieser Zuwachs vor allem von den Branchen Luft- und Raumfahrt, Windenergie, Sport und Freizeit sowie Öl- und Gasförderung.

Neue Optionen bieten die Lösungen des Projekthauses aber auch für die Automobilindustrie, die zunehmend auf Verbundwerkstoffe setzt, um Fahrzeuggewicht und CO2-Ausstoß zu reduzieren. „Aufgrund der hohen Kosten kommen Composites bislang vor allem im Premiumsegment zum Einsatz“, sagt Dr. Sandra Reemers, die das Projekthaus bis zum Ende der Laufzeit im Frühjahr 2016 geleitet hat. Abhilfe schaffen könnte das dort entworfene PulPress-Verfahren: Es ermöglicht die wirtschaftliche, vollautomatische Produktion komplexer Formbauteile. „Im Vergleich zu identischen Teilen aus Stahl lässt sich das Gewicht um bis zu 75 Prozent senken, die Kosten pro Stück verringern sich um 30 bis 60 Prozent gegenüber anderen Fertigungsverfahren für Composites.“

Auf mehr Effizienz zielte auch die Entwicklung einer neuen Material-Systemlösung für den ersten Schritt bei der Fertigung von Composites – die Herstellung von vorimprägnierten Fasern (Prepregs). Mit thermisch schaltbaren Hybridpolymeren ist es gelungen, Eigenschaften zu vereinen, die bislang als unvereinbar galten: schnelle und einfache Verarbeitung sowie sehr hohe Belastbarkeit. Bedeutende Fortschritte konnten darüber hinaus bei der Oberflächenqualität von Verbundmaterialien sowie bei der Herstellung flammgeschützter Prepregs und unidirektionaler Tapes, also dünnen Kunststoffbändern, in die parallel angeordnete Endlos-Verstärkungsfasern eingebettet sind, erreicht werden. Zudem hat das Projekthaus ein Verfahren konzipiert, das die Kombination von Metallen und faserverstärkten Polymeren in Verbundwerkstoffen ermöglicht.

Mit dem Ende der Projekthaus-Laufzeit sind die neuen Materialien und Systemlösungen in die Segmente Resource Efficiency und Performance Materials integriert worden.

Seit nunmehr 15 Jahren sorgen Projekthäuser bei Evonik für neue Ideen: Fachwissen entlang der gesamten Wertschöpfungskette aus mehreren operativen Einheiten wird gebündelt und mit externer Expertise ergänzt. Bis zu 20 Mitarbeiter forschen über drei Jahre interdisziplinär und ohne organisatorische Grenzen an strategisch relevanten Themen. Das Projekthaus Composites war die bislang zehnte Auflage dieses Innovationsansatzes.

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