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Pressenotizen - Bio-Materialien sind Glasfaserverbunden ebenbürtig Die Werkstoffe wachsen wieder auf den Feldern Aus nachwachsenden Rohstoffen entsteht eine völlig neue Klasse von Konstruktionswerkstoffen. Sie können herkömmliche Faserverbundwerkstoffe ersetzen und besitzen doch ein eigenes Eigenschaftsprofil. Vor allem lassen sie sich problemlos entsorgen. Nachdem der Mensch das fliegen gelernt und den Mond beschritten hat, erfüllt sich ihm ein neuer Traum. Einer, der erst nach diesen technischen Höchstleistungen entstanden ist: Produkte so zu fertigen, daß sie nach ihrem Gebrauch nicht mehr die Umwelt belasten, sondern in den Kreislauf der Natur zurückkehren können. Möglich machen dies Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, die sich auf dem Sprung in die Serienfertigung befinden. Staub zu Staub, Asche zu Asche- beim Verbrennen setzen sie nicht mehr CO2 frei als die Pflanzen zuvor gebunden haben; zusätzlich liefern sie thermische Energie. Oder sie lassen sich biologisch abbauen und können kompostiert werden. Solche Werkstoffe finden immer häufiger den Weg in technische Anwendungen. So fertigt die Schweizerische Napac AG in Schönenberg einen thermoplastischen Werkstoff aus Chinaschilf und einem Naturbinder. Er ist zu 100% kompostierbar. Auf einem speziellen Heißpreßautomaten werden die "Napac-Flakes" bei Taktzeiten von 4 bis 6 s zu Blumentöpfen, CD-Verpackungen oder auch zu hochwertigeren Teilen wie Telefongehäusen verarbeitet. "Flüssiges Holz" nennt Erfinder Paul Wünning den Thermoplasten Lignopol, der aus Naturfasern wie Hanf und dem natürlichen Polymer Lignin besteht, einem Abfallprodukt aus der Papierherstellung. Ähnlich wie im Baumstamm bildet Lignin die Gerüstsubstanz im Thermoplasten. Das von der Borregaard Deutschland GmbH in Karlsruhe vertriebene Granulat läßt sich auf herkömmlichen Spritzgießmaschinen verarbeiten. Die Automobilindustrie möchte es für Lenkräder einsetzen, die mit Edelholzfurnieren beschichtet werden sollen. Bemerkenswert ist, daß der Thermoplast mit fast 5000 N/mm2 einen deutlich höheren E-Modul erreicht als vergleichbare petrochemische Kunststoffe. 
Bereits heute verbraucht die Automobilindustrie hohe Mengen von nachwachsenden
Rohstoffen. In der neuen S-Klasse von Daimler-Chrysler ersetzen sie rund
23 kg herkömmlicher Materialien. Naturfasern stecken zum Beispiel in der
Hutablage und in der Türinnenverkleidung. Allerdings basiert die Polymermatrix
auf petrochemischen Stoffen, und die Teile übernehmen keine tragende Funktion.
Doch dies könnte bald anders werden. Das Land Niedersachsen hat sich der natürlichen Konstruktionswerkstoffe angenommen. Auf Initiative von Landwirtschaftsminister Uwe Bartels ließ es Entwicklungs- und Marktchancen untersuchen. Die Ergebnisse fielen positiv aus und mündeten direkt in die Gründung des Kompetenzzentrums Riko in Braunschweig. Es soll die "Realisierung innovativer Konstruktionswerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen" vorantreiben. Riko dient als Drehscheibe für das vorhandene Know-how, soll Projektpartner zusammenbringen und baut dafür zur Zeit eine Datenbank auf. Dr. Andreas Baar, Koordinator von Riko, erwartet den Durchbruch in naher Zukunft: "Spätestens zur Expo 2000 sind drei Serienprodukte im Markt." Eines kann er schon heute verraten: Die Alstom GmbH, Salzgitter, baut für die Expo den "leichten, innovativen Regionalexpress" Lirex. Er zeichnet sich durch sein futuristisches Design und ein neuartiges technisches Konzept aus. So wird die Luftsäulenverkleidung zwischen den Fenstern im Inneren aus einem naturfaserverstärkten Polymer bestehen, bei dem erstmals auch die Polymermatrix pflanzlichen Ursprungs ist. Dieses Teil hat keine tragende Funktion, muß aber "vandalismussicher" sein. Es benötigt daher dieselben mechanischen Eigenschaften wie ein hochbelastbarer Konstruktionswerkstoff. Während die Henkel KGaA in Düsseldorf das benötigte "Biopolymer" liefert, kümmert sich das Institut für Strukturmechanik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Braunschweig, um das Verstärkungssystem aus Naturfasern. Bei Fertigungstechnologien für Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) übernimmt das DLR eine Vorreiterrolle. Zusammen mit Projektpartner Henkel haben sich die Braunschweiger auf eine neue Strategie geeinigt: In Zukunft soll auch die Matrix zu mindestens 50% aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Für den Faserverbund ergibt sich dadurch ein Gesamtanteil von 70 bis 80%. Fernziel bleiben indes 100%. Im Vergleich dazu erreichen die naturfaserverstärkten Serienteile von Daimler-Chrysler höchstens 50%. Außerdem setzt das DLR auf Duromere anstatt Thermoplaste. Sie sind wärmebeständiger, weniger feuchtigkeitsempfindlich und lassen sich leichter zu Prototypen verarbeiten. Zwar können sie nicht biologisch abgebaut werden, ermöglichen aber mit ihrem hohen Naturgehalt eine fast CO2 -neutrale Verbrennung. 
Um die Technologie nach vorne zu bringen, hat das DLR drei Fertigungsverfahren
bis zur Serienreife entwickelt. Sie stammen aus dem Fundus der Produktionsverfahren
für glasfaserverstärkte Kunststoffe (GfK): für flächige Teile die Preßtechnik,
Für Profile die Pultrusion und die Wickeltechnik.
Im zuständigen Entwicklungslabor in Braunschweig sieht es aus wie in einer Weberei. Rollen, Spindeln und Gewebematten aus Faserstoffen zeigen, mit welchem Material gearbeitet wird: Hanf, Ramie, Jute, Sisal, Flachs, Kokos. Bei den projektnahen Arbeiten laufen zur Zeit alle Fäden bei Ulrich Riedel zusammen. Als fortschrittlichstes Exponat greift er das Profil mit Kastenquerschnitt heraus und macht auf die über Kreuz gewickelten Lagen aufmerksam. Die zur Achsrichtung um 45° geneigte Wicklung macht den Träger besonders torsionssteif. Riedel: " Die Faserrichtung ist frei wählbar. Wir können den Werkstoff inzwischen so flexibel gestalten wie einen Glasfaserverbund, nur daß er sich CO2 -neutral thermisch verwerten läßt." Potentielle Anwendungen sind Krümmer, Rohre, Windkraftflügel, Gas-Druckbehälter oder gar eine Kardanwelle. Das DLR und das Braunschweiger Ingenieurbüro Invent GmbH haben ihr Know-how über den Kastenträger in einem Technischen Leitfaden zusammengefaßt, der über den Buchhandel zu beziehen ist (ISBN 3-8265-6018-3). Die Autoren zeigen, wie sich Naturfaserverbunde auslegen, fertigen, berechnen und auch simulieren lassen. Zwar erreicht der Verbund aus den Komponenten Ramie und Elastoflex "nur" 50% der Steifigkeit eines GFK-Trägers. Mit modifizierten Werkstoffen und Verarbeitungstechniken wird sich dieser Wert jedoch weiter steigern lassen, so die Experten. Entwickler von nachwachsenden Werkstoffen weisen immer wieder darauf hin, daß sie erst am Anfang stehen. Die petrochemischen Kunststoffe haben Jahrzehnte gebraucht, um die heutige Produktvielfalt zu erreichen. Biopolymere sind jedoch nicht bloß eine Kopie. Daß sie eine eigene Werkstoffklasse bilden, entdeckte jetzt ein Lautsprecherhersteller, der Liebhaber im High-End-Bereich beliefert. Sind der obere und unter Abschlußdeckel aus einem Hanf-Bio-Polymer-Compound gefertigt, ergibt sich bei den Bässen eine bessere Klangdynamik als mit Holz oder Alu, stellte er fest. Für die Finanzierung der zur Fertiung benötigten, teuren Preßwerkzeuge hat Riko eine Förderung beantragt. Kommt das Okay aus Hannover, kann die Serie starten. |
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