»Grüner« Kunststoff fürs Auto

Ein neuer polymerer Werkstoff vereinigt Ökologie und Ökonomie. Er enthält Produktionsreste und Abfälle, genügt jedoch trotzdem hohen mechanischen Ansprüchen: Die in Sandwichaufbau gefertigten Bauteile sind leicht, fest und vollständig recycelbar. Ein Anwendungsbeispiel ist die preisgekrönte Automobil-Fußstütze, die Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT vom 25. Oktober bis1. November auf der Kunststoffmesse »K 2001« in Düsseldorf vorstellen.

Die Automobilindustrie steht unter Druck: Die Altautoverordnung legt fest, dass schon im kommenden Jahr 85 Gewichtsprozent eines ausgedienten Fahrzeugs wiederverwertet werden müssen. Gleichzeitig sollen Autos immer weniger Benzin verbrauchen – und werden deshalb immer leichter. Das darf jedoch nicht zulasten der Sicherheit gehen – und auch die Produktionskosten müssen im Rahmen bleiben. Um all diesen Anforderungen zu genügen, suchen Hersteller und Zulieferer derzeit nach neuen Werkstoffen. Unterstützung erhielten sie nun von den Ingenieuren des ICT. Die Forscher in Pfinztal entwickelten ein innovatives Verfahren, mit dem sich Kunststoffbauteile mit den geforderten Eigenschaften schnell und kostengünstig in Serie herstellen lassen.

Der neue Werkstoff besteht aus einem Kunststoff mit Glasfaser-
anteil, der wie ein Sandwich aufgebaut ist: Zwischen zwei Außenschichten aus Polypropylen und Glasgewebe befindet sich ein Kern aus Recyclingmaterial. Als Demonstrationsobjekt wurde eine Automobil-Fußstütze für den SMART produziert. »Dafür nutzen wir Randstücke oder Abfälle aus der laufenden Produktion und weitere Recyclingreste aus langfaserverstärkten Thermoplasten«, erklärt Frank Henning, der zusammen mit seinem Kollegen Stefan Tröster nicht nur für die Entwicklung des Werkstoffs, sondern auch für dessen serienfähige Herstellungs- und Verarbeitungstechnologie verantwortlich ist. Bei dem innovativen Verfahren wird die Kernschicht in einem einzigen Verarbeitungsschritt zwischen die Deckschicht gebracht und zum Bauteil gepresst. Damit lassen sich Verarbeitungszeiten von weniger als einer Minute erzielen.

Die Fußstütze ist vollständig recyclingfähig. Obwohl sie nur ein Kilogramm leicht und drei Millimeter dünn ist, hält sie im Falle eines Crashs höchsten Kräften (5000 Newton) stand und ist damit stabiler als die bisher verwendeten Bauteile aus glasmattenverstärktem Polyurethan. Der Prototyp entstand im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens in enger Zusammenarbeit mit Zulieferern und Herstellern. Das Demonstrationsobjekt wurde im April diesen Jahres mit dem JEC-Award 2001 ausgezeichnet.

Der neue Werkstoff lässt sich überall im nichtsichtbaren Bereich einsetzen. So zum Beispiel bei Sitzschalen oder Unterbodenbauteilen für Geländefahrzeuge, an tragenden Teilen im Unterbodenbereich sowie an Tür- und Heckklappen. Die Sandwichkonstruktion eignet sich auch als Abdeckung für den Kofferraum oder das Reserverad. Sie ist wesentlich stabiler als die derzeit verwendeten Kunststoffe bei moderat erhöhten Produktionskosten, erläutert Henning. Auch ein Einsatz am Bau als Material für Betonschaltafeln ist denkbar. Zurzeit arbeiten die Ingenieure am ICT daran, mit geschäumten Kernschichten zusätzlich Gewicht zu sparen. Außerdem wollen sie ihre Lösung auf hochwertige Materialien wie PET und PBT übertragen. Diese Sandwichverbindungen könnten dann auch erhöhten Temperaturen standhalten und zum Beispiel im Motorraum eingebaut werden.

Auf der Kunststoffmesse »K 2001« in Düsseldorf finden Sie die Fraunhofer-Institute unter anderem mit folgenden Themen: Oberflächen mit verschiedenen Funktionen, Optische Rissverfolgung sowie Vakuumbeschichtungsverfahren für Kunststoffe in Halle 3, Stand E91. Hybride Materialien für die Medizintechnik in Halle 5 Stand B38, Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen in Halle 8.2, Stand B4 und Kunststoff- und Laserschweißen in Halle 11, Stand H31.