In der Herstellung nachhaltiger Werkstoffe müssten klassisch verstärkte Materialien, wie kurzglasfaserverstärkte Polymere (GFK) durch naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) substituiert werden. Da eine direkte Eins-zu-Eins-Substitution in vielen Anwendungen nicht möglich ist, besteht der Bedarf, Grenzen und Potenziale naturfaserverstärkter Kunststoffe vor allem für technische Bauteile systematisch zu analysieren. Forschende am Fraunhofer-Institut LBF haben das Verbundprojekt NaFiTech initiiert und suchen weitere Partner mit dem Ziel, gemeinsam eine solide Datenbasis zu erarbeiten. Es sollen die Möglichkeiten und Perspektiven dieser relevanten Materialien fundiert bewertet werden.
Insbesondere naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) bieten vielversprechende Alternativen zu herkömmlichen Materialien. Diese Werkstoffe kombinieren die vorteilhaften Eigenschaften von Kunststoffen mit den nachhaltigen Aspekten von Naturfasern.
Herausforderungen bei dem Einsatz von naturfaserverstärkten Kunststoffen
Naturfaserverstärkte Kunststoffe weisen häufig, im Vergleich zu klassischen glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), niedrigere mechanische Eigenschaften auf, haben eine höhere Schwankungsbreite und sind thermisch empfindlicher. Zudem absorbieren sie Feuchtigkeit, was ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigen kann. Dem gegenüber punkten NFK durch ihr geringeres Gewicht, eine höhere Schlagzähigkeit mit geringer Splitterneigung und ihre biobasierte Herkunft. Während GFK seit Jahrzehnten erfolgreich in verschiedensten Anwendungen eingesetzt werden, birgt der Einsatz von NFK noch ein großes Potenzial für nachhaltige Innovationen, vor allem in technischen Bauteilen.
Fraunhofer LBF: Forschung an naturfaserverstärkten Kunststoffen in der Anwendung
Die Eigenschaften von NFK in der Anwendung wurden von den Forschenden im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in der Vergangenheit in verschiedenen Projekten untersucht. Sie erarbeiteten beispielsweise Möglichkeiten für eine Faservorbehandlung, um den Einfluss der Feuchtigkeit auf naturfaserverstärkte Kunststoffe zu regulieren. Zudem wurden Methoden zur Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften in der Bauteilauslegung entwickelt.
Bild: Fraunhofer LBF
Diese und weitere Erkenntnisse bilden eine Grundlage für das neue industrielle Verbundprojekt „NaFiTech“. Hier werden verschiedene Naturfasern, Matrixmaterialien und Verarbeitungsmethoden untersucht, um die bestmöglichen Kombinationen für unterschiedliche Anwendungen zu identifizieren. Ziel dieses Projekts ist es, die Herausforderungen, Grenzen und Potenziale naturfaserverstärkter Kunststoffe vor allem für technische Bauteile systematisch zu analysieren.
Datenbasis zur Bewertung von naturfaserverstärkten Kompositen
Im Rahmen von „NaFiTech“ wird eine solide Datenbasis erarbeitet, um die Möglichkeiten und Perspektiven dieser ökologisch relevanten Materialien fundiert zu bewerten. Das Fraunhofer LBF sucht Teilnehmende aus der Industrie, die an der Weiterentwicklung und Anwendung von NFK interessiert sind. Gemeinsam sollen neue Wege gefunden werden, um die Leistungsfähigkeit von NFK zu optimieren und ihre Einsatzmöglichkeiten zu erweitern. (eve)
Über NaFiTech
Das Verbundprojekt umfasst folgende Arbeitspunkte:
- Definition repräsentativer Anforderungsprofile an Werkstoffe und Bauteile aus dem Teilnehmerkreis
- Recherche auf Basis von wissenschaftlicher Literatur und des Marktes hinsichtlich Naturfasern aus dem nationalen und europäischen Raum, kommerzieller naturfaserverstärkter Kunststoffe sowie Applikationsbeispielen zu Bauteilen aus naturfaserverstärkten Thermoplasten
- Vergleich der mechanischen Eigenschaften kommerziell verfügbarer kurzfaserverstärkter NFKs zu kurzglasfaserverstärkten Kunststoffen auf Basis unterschiedlicher ausgewählter Polymere mit dem Ziel der Definition ausgewählter Referenzen hinsichtlich einer vergleichenden Bewertung der Materialeigenschaften innerhalb des Projekts
- Herstellung und Prüfung von kurznaturfaserverstärkten Kunststoffen
- Zusammenfassung und Beurteilung der Ergebnisse zu naturfaserverstärkten Kunststoffcompounds
