Keramische Verbundstoffe ökologisch entwickeln
Dr. Thorenz und Prof. Koch stehen vor einem Prozessofen zur Herstellung keramischer Faserverbundwerkstoffe, der online sämtliche relevante Daten erfasst, die zur ökobilanziellen und ökonomischen Bewertung des Herstellprozesses erforderlich sind.
Bild: Materials Engineering, Universität Augsburg
Am Institut für Materials Resource Management der Universität Augsburg werden keramische Werkstoffe mit Blick auf ihren Lebenszyklus analysiert. Von den Herstellungsprozessen bis hin zu den Kreislaufwirtschaftsmöglichkeiten am Ende der Lebensphase von faserkeramischen Verbundstrukturen untersucht das soeben gestartete Forschungsprojekt „CU EcoCeramic“ ökologische und ökonomische Optimierungspotentiale.
„CU EcoCeramic“ befasst sich mit der ökobilanziellen und ökonomischen Bewertung von faserkeramischen Verbundstrukturen (CMC). Diese modernen Materialien stellen eine Kombination aus einer keramischen Matrix und verschiedenen Fasern dar und verfügen über eine hervorragende mechanische und thermischer Beständigkeit.
„Damit haben sie das Potential, bisher gängige Materialien zunehmend in Spezialanwendungen der Luft- und Raumfahrt, in Prozesstechnologien oder im Automobilsektor zu ersetzen, da sie Gewicht einsparen und sich die Lebensdauer erhöht“, sagt die Umweltwissenschaftlerin Dr. Andrea Thorenz vom Resource Lab der Universität Augsburg. Im Kontrast dazu stünden die äußerst energieintensiven und teureren Fertigungsprozesse von CMCs, welche sowohl ökonomisch als auch ökologisch weiter optimiert werden müssen.
Dabei gilt, bestehende Hemmnisse beim Einsatz von CMC zu überwinden und eine reale Schließung des Wertstoffkreislaufs zu erreichen. Das Forschungsziel ist es, die Akzeptanz von CMC in Gesellschaft, Wirtschaft und Politik zu festigen und auszubauen. Dabei soll eine belastbare und transparente Darstellung des heutigen und zukünftigen ökologischen und ökonomischen Fußabdrucks von CMC dem breiten deutschen Mittelstand helfen, diese Werkstoffklasse zukünftig als „Enabler“ für notwendige technologische Lösungen so einzusetzen, dass sie einen Beitrag zur Einhaltung der Pariser Klimaziele 2050 leisten können.
Die Herstellung, die Bearbeitung und der Einsatz von CMC für neue Anwendungen werden in Deutschland vorwiegend von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) betrieben. Hohe Materialkosten verbunden mit Unkenntnis über Ökoeffizienz und Nachhaltigkeit führen zu einer innovationshemmenden Zurückhaltung beim Einsatz von CMC. Während große Unternehmen zunehmend eigenständige Ökobilanzen erstellen und speziell geschultes Personal beschäftigen, können vor allem KMU hier oft nicht Schritt halten. Die in diesem Forschungsvorhaben erzielten Ergebnisse befähigen die KMU somit langfristig, ihre Produkte schnell und ökologisch- bzw. ökonomisch-sinnvoll am Markt zu vertreiben. Die internationale Vorreiterrolle hiesiger Unternehmen wird dabei gestärkt und ausgebaut.
Der Ergebnistransfer erfolgt über Weiterbildungsveranstaltungen, Diskussionsrunden, Arbeitsgruppen und Projektforen sowie Konferenzbeiträge und Publikationen. „Die Projektergebnisse werden in einer App, welche auf die Rechenmodelle zugreift, und einem zugehörigen Leitfaden aufbereitet. Damit können in den KMU eigene Prozessketten nach individueller Gewichtung bewertet und fundierte Entscheidungen zum Einsatz von CMC getroffen werden“, erklärt der Materialwissenschaftler Prof. Dr. Dietmar Koch, wie die Forschung später für Unternehmen hilfreich sein wird.
Der Lehrstuhl für Materials Engineering und das Resource Lab der Universität arbeitet in diesem Projekt mit dem Institut für Akustik und Bauphysik der Universität Stuttgart sowie dem Cluster Leichtbau-Forschung des Netzwerks Composites United e.V. (CU), eines der weltweit größten Netzwerke für faserbasierten multimaterialen Leichtbau zusammen. Das Forschungsvorhaben wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit 700.000 Euro gefördert und von 25 Unternehmen im Projektbeirat begleitet.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Dietmar Koch
Inhaber des Lehrstuhls Materials Engineering
Institut für Materials Resource Management, Universität Augsburg
Tel. 0821 598-69220
dietmar.koch@mrm.uni-augsburg.de
Dr. Andrea Thorenz
Leitung Resource Lab
Institut für Materials Resource Management, Universität Augsburg
Telefon 0821 598-3948
andrea.thorenz@mrm.uni-augsburg.de
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