Kunststoffforschung: Mit Panorama-Autodach umweltfreundlich und komfortabel unterwegs?

Elektrochrome, also sich selbst verdunkelnde Panoramadächer, die Hitze abweisen und damit die Klimaanlage entlasten können, sind ein aktuelles Forschungsgebiet von Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim, Geschäftsführender Direktor des Instituts für Werkstofftechnik und Leiter des Fachgebiets Kunststofftechnik an der Universität Kassel. Aber auch die Verwendung von Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen für stabile und leichte Karosserieteile ist ein wichtiges Forschungsfeld.

„Die Designfreiheit von Kunststoffen ist ein großer Vorteil im Automobilbau“, so Heim. Schließlich machen Kunststoffe verschiedenster Art heute schon die Hälfte des Volumens eines modernen Autos aus. Sie sind nicht nur leichter als Stahl. Sie können auch leichter als diese industriell hergestellt und unter effizientem Materialeinsatz zu komplexen, multifunktionalen Bauteilen geformt werden. Dabei geht es beim Forschungsansatz von Prof. Heim um mehr als Armaturenbretter und Seitenverkleidungen aus Plastik: Heim erforscht Anwendungen, bei denen Kunststoffe ihre Vorzüge voll ausspielen können, etwa um Komfort und Energieeffizienz beim Auto zu vereinen.

Elektrochrome Kunststoffdächer: Leicht, stabil, transparent und energieeffizient?

Transparente und crashsichere Panoramadächer aus Kunststoff könnten das Gewicht des Autos verringern und die Klimaanlage entlasten, sofern sie den Innenraum gegen starke Sonneneinstrahlung schützen und zum Wohlgefühl von Fahrer und Insassen beitragen. Ein Abdunkelungseffekt – heute üblicherweise durch zusätzliche Rollos realisiert – senkt den Spritverbrauch und vermindert so den Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid. Eleganter als ein Rollo ist ein selbsttönendes Glasdach, wie es schon in einem Mercedesmodell genutzt wird: Per Knopfdruck wird das Dach abgedunkelt, möglich macht das elektrochromes Glas. Es wechselt die Farbe, wenn man Strom hindurchleitet.

Die Kasseler Forscher wollen beweisen, dass man dieses Prinzip auch bei Kunststoffen anwenden kann. Mit drei Projektpartnern aus der Wirtschaft soll ein Demonstrationsdach entstehen, das aus sieben verschiedenen Schichten besteht. Wichtig dabei ist, den Prozess der Thermoformung für ein solches elektrochromes Kunststoffdach aus Folien und Platten zu entwickeln. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. An die Uni Kassel fließen dabei 350.000 Euro. Diese Entwicklung liege im Markttrend der Autoindustrie, sagt Prof. Heim. In einigen Jahren könnten solche leichten Dachmodule marktreif sein.

Bio-Kunststoffe sind weiteres Forschungsfeld

Ein weiterer Schwerpunkt der Forschung in Kassel zielt auf die Entwicklung von Bio-Kunststoffen auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen ab „Solche Kunststoffe können biologisch abbaubar sein oder so langlebig wie herkömmliche Kunststoffe“, sagt Maik Feldmann, Diplom-Ingenieur am Institut für Werkstofftechnik der Universität. Geforscht wird daran seit Langem. Naturfasern, die in Kunststoff eingebettet und in Autos verbaut werden, Müllbeutel aus Milchsäure, Verpackungsclips und Teller aus Stärke, Polyamide aus Rizinusöl, das gibt es schon. „Doch wir sind auf weitere technische anspruchsvolle und qualitativ hochwertige Anwendungen aus“, erklärt Feldmann. Daran forschen die Kasseler Wissenschaftler in einem gemeinsamen vom Fraunhofer Institut für Polymerforschung (IAP) koordinierten Projektverbund. Er ist auf insgesamt fünf Jahre angelegt. 15 Partner aus der Industrie beteiligen sich an den Forschungsaktivitäten, darunter regionale Unternehmen wie die Medizintechnikfirma B.Braun Melsungen und Zeppelin Reimelt Mischsysteme. Das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) fördert das Projekt mit rund 2,6 Millionen Euro. Etwa 800.000 Euro davon gehen nach Kassel.

Die Hürden des Projekts sind hoch. „Viele Polymere aus Biomasse verhalten sich anders als die bisher üblichen Kunststoffe“, sagt Professor Heim. Ein Ziel sei, die Verarbeitungseigenschaften der Biopolymere zu verbessern. Erste Ergebnisse sollen im Frühjahr 2012 präsentiert werden. Eine Diskussion wie bei der Biokraftstoffindustrie, die häufig als Konkurrenz zur Nahrungsmittelherstellung kritisiert wird, wollen die Forscher nicht aufkommen lassen. Biopolymere sollen nur aus Pflanzen, die nicht in Konkurrenz zu Lebensmitteln stehen oder aber Abfallprodukte der Lebensmittelherstellung sind, hergestellt werden, versichert Feldmann.

Info
Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim
Universität Kassel
Fachbereich 15
Institut für Werkstofftechnik
Tel. 0561/804-3670
E-Mail: heim@uni-kassel.de
Dipl.-Ing. Maik Feldmann
Tel. 0561/804-2867
E-Mail: feldmann@uni-kassel.de