Preiswerter, schneller, leichter, vielseitiger: Die Anforderungen an Produktionsprozesse und Bauteile wachsen ständig. Die Entwicklung thermoplastischer Verbundwerkstoffe ist eine noch recht junge, aber vielversprechende Arbeitsrichtung. Dem trägt die ITHEC in der Messe Bremen Rechnung. In diesem Jahr zum vierten Mal veranstaltet, stellt die ‚International Conference and Exhibition on Thermoplastic Composites‘ am 30. und 31. Oktober 2018 neueste Entwicklungen vor, bei der Simulation und dem Monitoring angefangen.
In-situ-polymerisierenden thermoplastischen Epoxidharz
Neben Themen aus Flugzeug- und Automobilbau liegt ein inhaltlicher Schwerpunkt auf neuen technologischen Trends. So präsentiert Dr. Hirofumi Nishida vom Kanazawa Institute of Technology in Japan auf der ITHEC erstmals Prozesseigenschaften eines von ihm entwickelten in-situ-polymerisierenden thermoplastischen Epoxidharzes im Vergleich zu anderen Werkstoffen wie Caprolactam. Das Besondere: Die Polymerisation dieses Harzes lässt sich in jedem Stadium stoppen, sodass sich zum Beispiel unterschiedliche Fließeigenschaften auswirken können. Das erlaubt verschiedene Imprägnierverfahren sowie diverse weitere Bearbeitungsschritte und damit diverse Anwendungen. „So kam das Harz schon für Autostoßdämpfer oder im Erdbebenschutz für Gebäude zum Einsatz“, erläutert Nishida.
Organisch modifizierte Siloxane
Bei Evonik Nutrition & Care beschäftigen sich Wissenschaftler laut Angaben als erste seit einigen Jahren mit organisch modifizierten Siloxanen (OMS) als Additive für thermoplastische Verbundwerkstoffe und entwickeln daraus für Kunden maßgeschneiderte Lösungen. Die Ergebnisse ihrer Arbeit stellen sie auf der ITHEC 2018 erstmals der Fachöffentlichkeit vor. Ihnen zufolge birgt der Zusatz von OMS, die auf Oberflächen wirken, große Potenziale. Zum Beispiel glätten sie Glasfasern so gut, dass sich die Faser-Matrix-Haftung und damit die mechanischen Eigenschaften verbessern, erläutert Dr.-Ing. Sebastian Hessner. „Ein weiteres Beispiel: OMS-modifiziertes Polyamid verbessert gegenüber kommerziell verfügbarem faserverstärktem Kunststoff die Haftung zwischen Metall und Polymer.“
Wiederaufbereitete Kohlenstofffasern
Zu den spannenden Feldern für neuartige Technologien gehört auch das Recycling, das auf der ITHEC erstmals stärker thematisiert wird. Ein Aspekt: Aus wiederaufbereiteten Kohlenstofffasern lassen sich durchaus hochleistungsfähige Werkstoffe gewinnen. „Bislang fehlt aber die Akzeptanz von solchen Produkten auf Rezyklatbasis“, sagt Marcel Hofmann vom Sächsischen Textilforschungsinstitut Chemnitz (STFI).
Das wollen das STFI, das Faserinstitut Bremen (FIBRE) sowie vier industrielle Partner nun mit ihrem Projekt Recy Carb ändern, indem sie zum Beispiel transparente und Reproduzierbarkeit von der Wiederaufbereitung bis zur Fertigung sicherstellen. „Aktuell gibt es keinerlei Normungen oder Spezifikationen etwa für die Qualitätskontrolle“, so Hofmann. „Hier haben wir eine Basis geschaffen, die als Empfehlung zu verstehen ist.“
Zudem beschäftigten sich die Partner mit der praktischen Erzeugung hochleistungsfähiger Verbundwerkstoffe. Tatsächlich ließen sich Hofmann zufolge die Materialeigenschaften gegenüber aus der Literatur bekannten Kennwerten massiv verbessern – so erreichte man etwa eine um 67 % höhere Biegefestigkeit. Bis zum Abschluss des Projekts Ende 2018 fertigt die Gruppe nun reale Bauteile als Demonstratoren, um mögliche Anwendungsgebiete aufzuzeigen und den Transfer in reale Produkte zu unterstützen.
Die ITHEC war 2012 die weltweit erste Tagung mit begleitender Fachmesse auf ihrem Sektor. Für die Ausrichtung kooperiert die Messe Bremen mit dem Faserinstitut Bremen e.V. an der Universität Bremen. Der Kongress findet alle zwei Jahre statt. Das Programm umfasst in diesem Jahr 57 Vorträge und Poster-Präsentationen. Die Messe bestreiten 50 Forschungseinrichtungen und Firmen aus aller Welt und damit mehr als je zuvor – ein Indikator für die Bedeutung des Themas. Zur ITHEC werden rund 300 Spezialisten erwartet.
