Mehr Potenzial für naturfaserverstärkte Kunststoffe

… in technischen Bauteilen – neues Projekt.

Der Einsatz nachhaltiger Materialien ist eine Entscheidung mit hoher ökologischer Relevanz und ein strategischer Schritt für Unternehmen. Klassisch verstärkte Materialien, z. B. kurzglasfaserverstärkte Polymere (GFK) müssen dafür durch naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) substituiert werden. Eine direkte Eins-zu-Eins-Substitution ist oft nicht möglich, so dass Grenzen und Potenziale naturfaserverstärkter Kunststoffe vor allem für technische Bauteile systematisch analysiert werden müssen. Am Fraunhofer LBF wurde das Projekt »NaFiTech« initiiert, wo die Partner gemeinsam eine solide Datenbasis erarbeiten, um die Perspektiven dieser relevanten Materialien fundiert bewerten zu können.

Herausforderungen bei dem Einsatz von naturfaserverstärkten Kunststoffen

Insbesondere naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) bieten vielversprechende Alternativen zu herkömmlichen Materialien. Diese Werkstoffe kombinieren die vorteilhaften Eigenschaften von Kunststoffen mit den nachhaltigen Aspekten von Naturfasern. 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.

Ergebnisse aus Zugversuchen an kurzfaserverstärktem, spritzgegossenem Polypropylen. Verglichen werden Probekörper mit Flachs bzw. mit Glas-Fasern, die jeweils in zwei Orientierungen 0° und 90° aus Platten entnommen wurden. (c) Fraunhofer LBF

Die Eigenschaften von NFK in der Anwendung wurden von den Forschenden im Fraunhofer 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. 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.

Das Fraunhofer LBF verfügt über langjährige Expertise in der Polymerforschung und Werkstofftechnik. Die Forschungsschwerpunkte liegen in den Bereichen Betriebsfestigkeit, Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Kunststoffe mit Fokus auf dem Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse in industrielle Anwendungen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Felix Dillenberger, felix.dillenberger@lbf.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

https://www.lbf.fraunhofer.de/de/verbundprojekte/nafitech-naturfaserverstaerkte-… Details zu den Schwerpunkten und dem weiteren Vorgehen