ProBio

Funktionsintegrierte, dreidimensionale und variable Herstellung von Biohybridbauteilen mit maximalem Bioanteil (ProBio)

In diesem Projekt entwickeln wir neuartige Bio-Hybrid-Faserverbundkunststoffe (Bio-HFK) mit einem möglichst hohen Anteil an biobasierten Komponenten, d. h. Verstärkungsfasern und/oder Kunststoffmatrices. Die Projektierung sowie Machbarkeitsuntersuchung von innovativen Prozessketten zur Herstellung dieser Verbundwerkstoffe in der Großserien-Produktion stehen ebenfalls im Fokus des Projekts.

© Foto Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

Organobleche aus Naturfaserverstärktem Kunststoff (NFK) sowie Bio-Hybrid-Faserverbundkunststoff (Bio-HFK)

© Foto Marek Kruszewski

Überprüfung der Garnspannung im Spulengatter der Doppelgreifer-Webmaschine

Bio-HFK haben ihre vorteilhaften Eigenschaften bei der Verwendung in Produkten der Sport- und Freizeitindustrie bereits erfolgreich nachgewiesen, beispielsweise in Fahrrädern oder Skiern. Dazu gehören unter anderen eine geringe Dichte, flexible mechanische Eigenschaften sowie eine hohe Verfügbarkeit von Naturfasern. Darüber hinaus wird die Herstellung von Verbundwerkstoffen für technische Anwendungen aus nachwachsenden Rohstoffen aus den ökologischen und ökonomischen Aspekten gefördert. 

Um das große Anwendungspotenzial von Bio-HFK zu erschließen, entwickeln die Wissenschaftler im Rahmen des Projekts ProBio neue sinnvolle Kombinationen aus Natur- und Hochleistungsfasern u. a. in Form von Organoblechen und untersuchen diese bezüglich ihrer Eigenschaften. Um die Beständigkeit dieser Produkte weiter zu optimieren, verfolgen sie verschiedene Ansätze zur Verbesserung der Grenzflächenqualität mittels Oberflächenmodifizierung. 

Darüber hinaus werden fortschrittliche Technologien zur Herstellung von neuartigen Bio-HFK in der Großserien-Produktion überprüft. Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von Bio-Hybridtextilien, bei der mittels Doppelgreifer-Webmaschine ein lastpfadgerechter Einsatz von (verschiedenen) Verstärkungs- sowie Matrixfasern ermöglicht wird. Diese Hybridtextilien bieten ein vereinfachtes Handling und eine schnellere Bearbeitung sowie eine beträchtliche Flexibilität der mechanischen Eigenschaften des fertigen Bauteils. Außerdem besteht die Möglichkeit, innovative Bio-HFK-basierte Bauteile mit kurzen bzw. längeren Fasern herzustellen, die mittels einer vollautomatischen Faserspritzanlage geschnitten und punktuell angebracht werden. Neben einem deutlichen Materialersparnis, bietet dieser Ansatz eine belastungsorientierte Verstärkung auch von komplexen dreidimensionalen Strukturen.

Schwerpunkte des Projekts ProBio:

-    Entwicklung und Untersuchung neuartiger Organobleche aus Bio-HFK

-    Optimierung der Grenzflächenqualität zwischen den Komponenten mittels Oberflächenmodifizierung

-    Projektierung und Erzeugung von anwendungsorientierten Bio-Hybridfaserhalbzeugen

-    Erarbeitung und Realisierung von punktuell verstärkten Bauteilen aus Bio-HFK mittels Faserspritztechnologie

-    Demonstrator: eine aus Bio-HFK hergestellt Heckklappe

Das Projekt wird vom Land Niedersachsen (Fördernummer VWZN2990) gefördert.