Ein Unternehmen stellt aus naturfaserverstärktem Kunststoff serienmäßig Innenraumkomponenten für Fahrzeuge im Spritzgießverfahren (z. B. Innenverkleidungen und Trägerstrukturen) und Werkzeugkomponenten wie Schleifscheiben her. Zum Teil sind die für die NFK-Herstellung verwendeten Rohstoffe regional produziert und verarbeitet. Als Naturfaser wird Hanf eingesetzt. Entscheidende Faktoren für die Substitution von glasfaserverstärkten und fossil-basierten Kunststoffen durch naturfaserverstärkte Kunststoffe sind die Preishöhe des Substituts, die geforderten Produkteigenschaften und eine gewünschte Umweltverträglichkeit. Bei Innenraumverkleidungen und Fächerschleifscheiben wurden die Entscheidungskriterien erreicht. Diese Produkte werden serienmäßig aus NFK hergestellt. Die Innenraumverkleidungen zeichnen sich durch ein geringes Gewicht und eine hohe Formstabilität aus. Fächerschleifscheiben verfügen über eine erhöhte Festigkeit bei reduzierter Bruchdehnung und Schlagzähigkeit. Dies ermöglicht eine Anwendung bei hoher Umdrehungszahl. Zudem ist keine Spezialentsorgung wie beim konventionellen Pendant notwendig und es entstehen keine gesundheitsschädlichen Glasfaserstäube.
Cellulosefasern werden bereits in naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) genutzt, sind jedoch nur wenig hitzebeständig und die Adhäsion zwischen hydrophober Polymermatrix und hydrophiler (Natur-)Faser ist gering, was die mechanischen Eigenschaften negativ beeinflusst. Auch gibt es kein nachhaltiges Recyclingkonzept. Eine Alternative sind einkomponentige Verbundwerkstoffe aus reiner Cellulose, die im englischen als „all cellulose composites“ (ACC), bezeichnet werden. Neben den diskontinuierlichen Naturfasern werden auch die hochfesten Cellulose-Regeneratfasern als Verstärkungskomponente verwendet, etwa aus dem Viskoseprozess. Durch die gute Einbettung der Fasern in die Cellulosematrix verbessern sich die mechanischen Eigenschaften erheblich. ACC sind vollständig biologisch abbaubar und lassen sich vollständig stofflich verwerten. Im Labormaßstab ließen sich vier Generationen erzeugen. Auch ein Erweichen des Komposits in Wasserdampf und Umformen durch Heißpressen ist möglich. Da Cellulose Wasser aus der Umgebung aufnimmt und dadurch verformbar wird, muss die Wasseraufnahme vor der technischen Nutzung unterbunden werden, meist durch Oberflächenbehandlung mit einer teilweise biobasierten Polymerschicht. Diese muss am Produktlebensende, vor der Rezyklierung, Umformung oder Kompostierung, wieder abgelöst werden.
Das Projekt "WIR! - Lausitz - Life & Technology - Innovative Windenergie-Technologien in der Lausitz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau/Görlitz, Fakultät Maschinenwesen, Professur Strömungsmechanik und Fluidenergiemaschinen durchgeführt. Mit der Nutzung von Windenergie lassen sich die natürlichen Schwankungen im Übertragungsnetz bei der solaren Stromproduktion im Tages- wie auch im Jahresverlauf kompensieren. In ländlichen Gebieten und im Offshore-Bereich sind klassische Windturbinen mit horizontaler Drehachse etabliert und stellen die optimale Lösung zur Energiegewinnung dar. Für den Einsatz in urbanen Gebieten sind hingegen Windturbinen mit vertikaler Drehachse prädestiniert. Die Nachteile dieser Bauart sind niedrigere Leistungsbeiwerte, das ungleichförmige Drehmoment und die mangelnde Fähigkeit zum Selbstanlauf. In dem Projekt sollen hierfür zwei verschiedene Lösungsansätze verfolgt werden - zum einen der Einsatz gewellter Vorderkanten an den Rotorblättern und zum anderen eine aktive Beeinflussung des Anstellwinkels über ein mechatronisches System. Ein generelles Problem aller Windenergieanlagen ist deren nachhaltige Produktion und die Wiederverwertung der Materialien nach Ablauf der Lebensdauer. Naturfaserverstärkte Kunststoffe stellen hierbei eine umweltgerechte Alternative zum Einsatz konventioneller Verbundwerkstoffe aus Carbon- oder Glasfasern dar. Ein Ansatz des Projektes stellt daher die Fertigung der Rotorblätter aus Naturfaser-Verbundwerkstoffen und die Verbesserung von deren Funktionseigenschaften dar. Das Ziel des Verbundprojektes LausitzWind ist die Entwicklung einer nachhaltig herstellbaren Windturbine mit hoher Leistung und niedrigen akustischen Emissionen zum Einsatz in urbanen Gebieten. Der Funktionsnachweis erfolgt durch die Errichtung eines Demonstrators im Realmaßstab. Das Teilprojekt LausitzWind-HSZG (Nr. P_27-1) fokussiert dabei auf die strömungsmechanischen Aspekte der Windturbine, während im Teilprojekt LausitzWind-Härtwig (Nr. P_27-2) insbesondere die festkörpermechanischen Problemstellungen untersucht werden. Das Projekt ordnet sich fachlich in die Innovationsbereiche 'Additive Fertigung' und 'Vernetzte Energiespeichersysteme' des Bündnisses 'Life and Technology' ein.
Das Projekt "FH-Impuls 2016 I: LaNDER³ - Impulsprojekt 10 (IP10): Bioraffinerie, stoffliches Recycling, Energie und Kohlenstoff (LaNDER3_IP10)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau/Görlitz, Fachgebiet Kraftwerks- und Energietechnik durchgeführt. Das Teilprojekt IP 10 im LaNDER3 - Verbund betrachtet die Prozesse, die VOR und NACH der eigentlichen Produktion von naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) stattfinden, darunter die Gewinnung des Rohstoffes Naturfaser sowie das Recycling und die energetische Wandlung nichtrecycelbarer Abfälle. Zu den strategischen Zielen gehören dabei die weitere Adaption des Forschungsprofils der Hochschule Zittau/Görlitz an neue wirtschaftliche Entwicklungen sowie die nachhaltige Stärkung der regionalen Strukturen. Der Fokus bei der Gewinnung von qualitativ hochwertigen Naturfasern aus regional verfügbaren pflanzlichen Rohstoffen liegt auf der Entwicklung von ressourceneffizienten, ökonomisch und ökologisch tragfähigen Faseraufschlussverfahren. Diese Verfahren werden in enger Kooperation mit ansässigen Industriebetrieben, Forschungseinrichtungen und Landwirtschaftsverbunden entwickelt. Dies soll hauptsächlich nach dem Schema einer Bioraffinerie verknüpft werden. Die komplexe Betrachtung der Primärkosten der Faseraufschlussverfahren erfolgt in Abhängigkeit von den erzielbaren Qualitätsstufen der Fasern. Die im Prozess anfallenden organischen und anorganischen Reststoffe werden durch angeschlossene Verfahren bzw. Anlagen nutzbar gemacht und weiteren Anwendungen zugeführt. Das nach der Verarbeitung der Naturfasern zu NFK (Rückstände der Produktion sind dabei anderen Bedingungen unterworfen als die Produkte nach Ende ihrer Nutzungsdauer) erforderliche stoffliche Recycling soll durch nachhaltige Konzepte sowie durch schlanke Technologien und Verfahren zu stofflicher Identifikation, Sortieren und Verwertung von NFK-basierten Kunststoffen entwickelt werden. Dabei steht ein punktgenaues, zum konkreten Produktionsprozess passendes smartes Recycling im Mittelpunkt. Trotz des effizienten Recycling-Prozesses werden stofflich unverwertbare Abfallstoffe nicht vollständig vermieden. Im Rahmen des vorliegenden Projektes erfolgt die Behandlung des Themas unter dem Aspekt Energie und Kohlenstoff.
Das Projekt "TP 1: Strömungsmechanische Optimierung von NFK-Rotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau/Görlitz, Fakultät Maschinenwesen, Professur Strömungsmechanik und Fluidenergiemaschinen durchgeführt. Mit der Nutzung von Windenergie lassen sich die natürlichen Schwankungen im Übertragungsnetz bei der solaren Stromproduktion im Tages- wie auch im Jahresverlauf kompensieren. In ländlichen Gebieten und im Offshore-Bereich sind klassische Windturbinen mit horizontaler Drehachse etabliert und stellen die optimale Lösung zur Energiegewinnung dar. Für den Einsatz in urbanen Gebieten sind hingegen Windturbinen mit vertikaler Drehachse prädestiniert. Die Nachteile dieser Bauart sind niedrigere Leistungsbeiwerte, das ungleichförmige Drehmoment und die mangelnde Fähigkeit zum Selbstanlauf. In dem Projekt sollen hierfür zwei verschiedene Lösungsansätze verfolgt werden - zum einen der Einsatz gewellter Vorderkanten an den Rotorblättern und zum anderen eine aktive Beeinflussung des Anstellwinkels über ein mechatronisches System. Ein generelles Problem aller Windenergieanlagen ist deren nachhaltige Produktion und die Wiederverwertung der Materialien nach Ablauf der Lebensdauer. Naturfaserverstärkte Kunststoffe stellen hierbei eine umweltgerechte Alternative zum Einsatz konventioneller Verbundwerkstoffe aus Carbon- oder Glasfasern dar. Ein Ansatz des Projektes stellt daher die Fertigung der Rotorblätter aus Naturfaser-Verbundwerkstoffen und die Verbesserung von deren Funktionseigenschaften dar. Das Ziel des Verbundprojektes LausitzWind ist die Entwicklung einer nachhaltig herstellbaren Windturbine mit hoher Leistung und niedrigen akustischen Emissionen zum Einsatz in urbanen Gebieten. Der Funktionsnachweis erfolgt durch die Errichtung eines Demonstrators im Realmaßstab. Das Teilprojekt LausitzWind-HSZG (Nr. P_27-1) fokussiert dabei auf die strömungsmechanischen Aspekte der Windturbine, während im Teilprojekt LausitzWind-Härtwig (Nr. P_27-2) insbesondere die festkörpermechanischen Problemstellungen untersucht werden. Das Projekt ordnet sich fachlich in die Innovationsbereiche 'Additive Fertigung' und 'Vernetzte Energiespeichersysteme' des Bündnisses 'Life and Technology' ein.
Das Projekt "TP2: Festkörpermechanische Entwicklung von NFK-Rotoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Härtwig Maschinenbau GmbH & Co. KG durchgeführt. Mit der Nutzung von Windenergie lassen sich die natürlichen Schwankungen im Übertragungsnetz bei der solaren Stromproduktion im Tages- wie auch im Jahresverlauf kompensieren. In ländlichen Gebieten und im Offshore-Bereich sind klassische Windturbinen mit horizontaler Drehachse etabliert. Für den Einsatz in urbanen Gebieten sind hingegen Windturbinen mit vertikaler Drehachse prädestiniert. Die Nachteile dieser Bauart sind niedrigere Leistungsbeiwerte, das ungleichförmige Drehmoment und die mangelnde Fähigkeit zum Selbstanlauf. In dem Projekt sollen für diese Problematik zwei verschiedene Lösungsansätze verfolgt werden - zum einen der Einsatz gewellter Vorderkanten an den Rotorblättern und zum anderen eine aktive Beeinflussung des Anstellwinkels über ein mechatronisches System. Ein generelles Problem aller Windenergieanlagen ist deren nachhaltige Produktion und die Wiederverwertung der Materialien nach Ablauf der Lebensdauer. Naturfaserverstärkte Kunststoffe stellen hierbei eine umweltgerechte Alternative zum Einsatz konventioneller Verbundwerkstoffe aus Carbon- oder Glasfasern dar. Ein Ansatz des Projektes stellt daher die Fertigung der Rotorblätter aus Naturfaser-Verbundwerkstoffen und die Verbesserung von deren Funktionseigenschaften dar. Das übergeordnete Ziel des Verbundprojektes LausitzWind ist die Entwicklung einer nachhaltig herstellbaren Windturbine mit hoher Leistung und niedrigen akustischen Emissionen zum Einsatz in urbanen Gebieten. Der Funktionsnachweis erfolgt durch die Errichtung eines Demonstrators im Realmaßstab. Das Teilprojekt LausitzWind-HSZG (Nr. P_27-1) fokussiert dabei auf die strömungsmechanischen Aspekte der Windturbine, während im Teilprojekt LausitzWind-Haertwig (Nr. P_27-2) insbesondere die festkörpermechanischen Problemstellungen untersucht werden. Das Projekt ordnet sich fachlich in die Innovationsbereiche 'Additive Fertigung' und 'Vernetzte Energiespeichersysteme' des Bündnisses 'Life and Technology' ein.
Das Projekt "FH-Impuls 2016 I: LaNDER³-Impulsprojekt 9 (IP9) - Erforschung wirtschaftlicher Prozessketten zur nachhaltigen Herstellung von Naturfaser-Kunststoff-Verbunden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau/Görlitz, Fakultät Maschinenwesen durchgeführt. Das steigende Bewusstsein für Umwelt- und Klimaschutz in Gesellschaft und Wirtschaft rückt nachhaltige, CO2-arme Werkstoffe zunehmend in den Fokus und bietet den naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) eine hervorragende Basis, als umweltgerechte Alternative zu konventionellen Faserverbundwerkstoffen (GFK, CFK) Einsatz zu finden. Das vorliegende Impulsprojekt dient der Erforschung wirtschaftlicher Prozessketten zur nachhaltigen Herstellung von Naturfaser-Kunststoff-Verbunden. Das geplante Vorhaben zielt auf die Beseitigung von bestehenden Defiziten bei der NFK Herstellung wozu zum einen die fehlende Bauweisenkonzepte zum eigenschaftsangepassten Einsatz der Naturfaser im Bauteil, die unzureichenden Fertigungstechnologien zur NFK-gerechten, effizienten Verarbeitung und darüber hinaus die geringeren Festigkeiten und komplexeren Verarbeitungseigenschaften, schwankende Eigenschaften von Naturfasern sowie deren Feuchtigkeitsaufnahmen gehören. Innerhalb dieses Vorhabens sollen die Anwendungen aus NFK durch verbesserte Bauteil- und Oberflächeneigenschaften sowie wettbewerbsfähige, werkstoffangepasste Fertigungsverfahren erweitert werden. Im Fokus steht daher die Forschung und Entwicklung zu intelligenten, vernetzten und effizienten Fertigungsverfahren für belastungsgerechte und wirtschaftliche NFK-Bauteile.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung einer funktionalisierten NFK-Sattelschale" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ergon International GmbH durchgeführt. Das Verbundvorhaben VIBRIO verfolgt das Ziel, durch digitalisierte und innovative vibrationsunterstützte Produktionsprozesse die Substitution von treibhausgasintensiven faserverstärkten Kunststoffbauteilen durch biobasierte Materialien und einer hohen Funktionalisierung der Bauteile zu ermöglichen. Naturfaserverstärkte Biokunststoffe kombinieren großes Leichtbaupotenzial mit einer deutlichen Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks im Vergleich zu marktüblichen faserverstärkten Kunststoffen (FVK), z.B. Kohlenstoff- oder Glasfasern und erdölbasierte Kunststoffe. Dabei widmet sich das Teilvorhaben der Ergon International GmbH der Entwicklung und Validierung einer funktionalisierten NFK-Sattelschale. Die Zielstellungen umfassen zunächst die Definition der Material- und Produktanforderungen, welche als Ausgangsbasis für die Auslegung der Prozesse, Materialauswahl und Produktentwicklung dienen. Das zweite Teilprojektziel besteht in der Etablierung des Produktentwicklungsprozess in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern. Dabei sollen insbesondere die Vorteile der biobasierten Composite Materialien, sowie die Möglichkeiten zur Funktionalisierung, ausgenutzt werden. Eine weitere wesentliche Zielstellung des Verbundpartners bildet die Erprobung und Bewertung der biobasierten Sattelschale. Somit wird der Einsatz funktionalisierter Composite Bauteile in anspruchsvollen Mobilitätsanwendungen als Vorzeigebauteil für die Substitution treibhausgasintensiver FVK-Materialien durch biobasierte Materialien demonstriert.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Inditrac Maschinen- und Systementwicklung Dr. René Thielicke durchgeführt. Das Gesamtziel des Projektes ist es, klimaresiliente, ressourcenschonende Farming-Systeme gemeinsam mit einer Mehrfachnutzung mit Energie- und Mineraldüngerproduktion für die Proteine und Naturfasern sämtlicher trockentoleranten Ackerfrüchte zu entwickeln und zu etablieren, welche eine Modellierung der gesamten Prozesskette ermöglicht. Um eine höhere Diversifizierung innerhalb der Fruchtfolge zu erreichen, muss neben Roggen, Hanf und Mais daher auch die Integration neuer trockentoleranter Fruchtarten wie Sorghum bicolor (Körnerhirse) und Kichererbse in die Fruchtfolge erfolgen. Das Vorhaben ist in mehrere Teilvorhaben gegliedert, die von Anbauversuchen über Ernteverfahren-Entwicklung, Aufbereitungsversuchen zu naturfaserverstärkten Kunststoffen und ligninbasierten Zellstoffen auch Analytik, Ökonomie und Technologietransfer beinhalten. In dem von Inditrac geleiteten Teilvorhaben 2 werden praktikable Ernte- und Aufbereitungsverfahren für Mais, Körnerhirse, Körnerleguminosen, Roggen, Hanf, Sonnenblume und Kichererbse unter Gewährleistung einer zuverlässigen Blatt-Stängel-Trennung oder Korn-Stängel-Trennung entwickelt und angewendet. Die beim Maschineneinsatz gewonnenen Rohstoffe stehen als Arbeitsmaterial für Untersuchungen in weiteren Teilvorhaben zur Verfügung. Das Teilvorhaben 2 beinhaltet - die Entwicklung von Ernte-Verfahren und -Maschinensystemen für die selektive Ernte unterschiedlicher Stoffströme - die Weiterentwicklung stationärer Erntegut-Aufbereitungsverfahren zur Blatt- und Stängelfraktionen für ausgewählte Erntegüter - Untersuchungen zu Trocknungsverfahren hinsichtlich Qualität und Kosten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bewertung von NFK-Bauteilen im Reisemobilbau hins. Gewichtseinsparung, mech. und opt. Eigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carthago Reisemobilbau GmbH durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes soll die Einsatzfähigkeit und das Gewichtseinsparpotenzial von großen NFK-Bauteilen im Reisemobil nachgewiesen werden. Dabei soll ein aktuelles GFK-Heckteil als Benchmark für das zu entwickelnde NFK-Bauteil dienen. Ein Testfahrzeug mit GFK-Heck wird in Zusammenarbeit mit einem Verbundpartner mit Messtechnik ausgerüstet und absolviert 300 Rd. auf einer definierten Teststrecke. Die so ermittelten Eingangslasten auf das Bauteil dienen der Auslegung des NFK-Bauteils. Nach Fertigstellung eines ersten NFK-Heckteils wird dieses in ein baugleiches Testfahrzeug verbaut und absolviert die Testfahrt unter den gleichen Rahmenbedingungen wie das Fahrzeug mit GFK-Heck. Darüber hinaus wird ein Klebeversuch in einer Klimakammer durchgeführt, der nachweisen soll, dass sich das neu entwickelte Heck wie das aktuelle Serienheck montieren lässt.
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