Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung von PA-GF-TecTapes für gewebte Hybridgarn-Halbzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PHP Fibers GmbH durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in der simulationsgestützten Entwicklung einer wettbewerbsfähigen kostengünstigen, flexiblen und vollautomatisierten Prozesskette für thermoplastische integral gefertigte Faserkunststoffverbund-Bauteile mit komplexer Geometrie für die E-Mobilität. Die Prozesskette umfasst die Herstellung von endlosfaserverstärkten Bauteilen komplexer Geometrie auf Basis von Hybridgarnen und integral gefertigten bauteilgeometrie-, verarbeitungs- und beanspruchungsgerechten 2D- und 3D-gewebten Verstärkungsstrukturen, die vollautomatisch verarbeitet in einer Presse konsolidiert werden. Das im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen bestehende Potential zur Reduzierung der Materialkosten und der Prozesskosten soll mit den Projektergebnissen bestmöglich ausgeschöpft werden. Damit soll ein industrieller Durchbruch von Großserienanwendungen für FKV im Fahrzeugbau und insbesondere im Bereich von Elektrofahrzeugen erreicht werden. Das Ziel der PHP Arbeiten besteht in der Entwicklung von anforderungsgerechten Hybridgarnen aus Hochleistungsgarnen wie z.B. Glasfasern und Filamenten aus Polyamid-6. Durch das Hybridisierungsverfahren soll die Produktionsleistung gesteigert und die Schädigung der Filamente reduziert werden. Im Arbeitspaket D.4 entwickelt die Firma PHP schrumpfarme, schnell schmelzende sowie zum kathodischen Tauchlackieren Thermoplast Garne und Hybridgarne aus PA und Glasfasern mit paralleler Lage der Filamente. Dazu gehören folgende Arbeiten: - Modifizierung und Herstellung von PA-6 Garnen mit reduziertem Schrumpf - Verarbeitung zu Hybrid-Rovings - Weiterentwicklung des Enka TecTapes.
Das Projekt "Bio-Nylon: Nachhaltige Produktion von Bio-Adipinsäure als Plattform-Chemikalie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Institut für Systembiotechnologie durchgeführt. Adipinsäure ist ein Rohstoff zur Herstellung von Nylon-6,6, ein Produkt mit einem Marktvolumen von mehreren Milliarden Euro. Im Rahmen dieses Projekts (Bio-Nylon) soll die nachhaltige Produktion von Bio-Adipinsäure mittels eines kombinierten biotechnologischen und chemischen Prozesses validiert werden. Herkömmliche Produktionsverfahren basieren auf fossilen Rohstoffen, haben einen erheblichen Energiebedarf und sind oftmals mit der Emission von unerwünschten Nebenprodukten wie dem Treibhausgas N2O verbunden. Auf Grundlage einer vergleichenden Ökobilanz (LCA, Life Cycle Assessment) konnte gezeigt werden, dass das neu entwickelte Konzept mit einer geringeren Umweltbelastung verbunden und dabei wirtschaftlich konkurrenzfähig zu den existierenden Verfahren ist (van Duuren JBJH 2011) - insbesondere dann, wenn das Abfallprodukt Lignin aus der Zellulose-Herstellung als Substrat genutzt werden kann. Die Produktion von Bio-Adipinsäure trägt durch den niedrigeren Energiebedarf und Ausstoß von Treibhausgasen sowie die Nutzung nachwachsender Rohstoffe zur Energiewende in Deutschland bei. Prozesstechnisch werden mittels Pyrolyse von Lignin entstandene Gemische kleiner aromatischer Verbindungen durch den Biokatalysator Pseudomonas putida KT2440-JD1 zu cis, cis-Muconat umgesetzt. Dieses lässt sich leicht zu Adipinsäure hydrogenieren. Eine neuartige Kultivierungsmethode für den Biokatalysator bietet darüber hinaus großes Optimierungspotential.
Das Projekt "Teilvorhaben F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik, Institutsteil Dresden durchgeführt. Das Fraunhofer IWU organisiert im Rahmen des Arbeitspaketes 3 das Teilarbeitspaket 3.1 'Fold Winding' (FW). Folgende technische Arbeitsziel werden dabei im Teilarbeitspaket 3.1 adressiert: 1. Entwicklung des faltgewickelten Hoch-Temperatur Halbzeuges Im Rahmen des Verbundprojektes sind kontinuierlich gefertigte thermoplastische Profile für strukturelle Anwendungen zu entwickeln. Das Faltwickelverfahren ist ein Prozess, in dem effizient und kontinuierlich thermoplastische Halbzeuge gefertigt werden können. Die beim Faltwickeln entstehenden Halbzeuge sind nach dem FW-Prozess zu kombinieren, zu fixieren und zu beschneiden. In Abhängigkeit von den Profil-Anforderungen sind für den FW-Halbzeug-Aufbau einzelne Tape-Breiten, der Lagenaufbau und z.B. der Faservolumengehalt zu erarbeiten. Dabei wird auf verschiedene Simulationstools zurückgegriffen und die Ergebnisse mit dem Referenz-Profil und Referenz-Lagenaufbau des Profils verglichen. Neben der mechanischen Analyse ist aber auch die thermische Analyse durchzuführen, um Schrumpf und Verzug bei der Profilherstellung zu vermeiden. 2. Entwicklung der Faltwickel Technologie für Hochtemperatur-Thermoplaste Insbesondere Hochtemperatur-Materialien wie PEEK, PEAK und PA6 bedürfen bei der FW-Technologie der Forschung und Entwicklung hinsichtlich des Halbzeug-Handlings als auch bzgl. der Anlagentechnik. Die Faltwickel-Technologie ist somit speziell für die spezifischen Hochtemperatur-Thermoplaste zu entwickeln. Die Realisierung der verschiedenen Winkel Alpha bedarf der Analyse der Handhabung der einzelnen Tapes und damit auch der Entwicklung der Anlagen-Steuerung. Um nach dem FW das Multiaxial-Gelege händeln zu können sind beim FW ferner die Lagen zueinander zu fixieren. Deshalb gilt es im Rahmen des Projektes sowohl den Grad der Fixierung als auch das Heizen/Verschmelzen zu entwickeln, wobei die Anforderungen aus der Integration (AUMO), Konsolidierung (TUC) und dem Rollformen (Daido) zu berücksichtigen sind.
Das Projekt "Teilprojekt: InduNano-IVW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH durchgeführt. Mission Statement: Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Technologie für die energieeffiziente und wirtschaftliche Herstellung von komplexen endlosfaserverstärkten thermoplastischen Bauteilen im großtechnischen Maßstab. Mit deren Hilfe ist eine Reduktion der Kosten für die Herstellung von Organoblech-basierten Compositen von über 20 % zu erzielen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Innovationen in allen Stufen der Wertschöpfungskette eingeführt. Im Projekt wird die gesamte Prozesskette, vom Compoundieren bis zum konsolidierten Bauteil, abgebildet und hinsichtlich technologischer und wirtschaftlicher Aspekte bewertet. Am Projektende wird eine Prozesskette präsentiert mit deren Hilfe Vor- und Nachteile der Prozessschritte evaluiert werden können. Dabei wird ein flächiger, umgeformter thermoplastbasierter Faserverbund-Einleger mit einem kurzfaserverstärkten Thermoplast umspritzt. Vorbild für dieses Demonstratorbauteil ist Bauteil, dessen Herstellzeit mittels der Referenzprozesskette ca. 1 Minute beträgt. Lösungsweg: Mittels Extrusion werden ausgewählte Nanoferrite in Polyamid 6 (PA6) eincompoundiert. Aufgrund der großen Teilchenoberfläche im Verhältnis zum Volumen besitzen die in diesem Projekt ausgewählten Nanoferrite spezielle chemische und physikalische Eigenschaften. Durch diese Eigenschaften ist das Aufheizen mittels Induktion möglich und durch das oben angesprochene Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist ein guter Wärmeübergang zur Kunststoffmatrix gegeben. Aus den Nanocompounds werden nanomodifizierte PA6-Filamentgarne hergestellt, die in einem nächsten Prozessschritt zusammen mit Glasfasern commingelt und zu einem Gewebe verarbeitet werden. Die Konsolidierung und Formgebung der commingelten semi-imprägnierten thermoplastischen Prepregs erfolgt hierbei simultan.
Das Projekt "Methoden zur Isolierung von Mikroplastikpartikeln aus Sedimentproben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Fachbereich Biowissenschaften - Funktionelle Ökologie durchgeführt. Die Verschmutzung der marinen Umwelt durch Kunstoffabfälle erfährt zunehmende wissenschaftliche und umweltpolitische Aufmerksamkeit. Über Abwassersysteme, Flüsse, durch den Wind oder menschliche Unachtsamkeit gelangen Kunststoffabfälle in die Meere. Diese können unter Sonnenstrahlung und mechanischer Beanspruchung zu kleinen Mikropartikeln zerfallen. Die genaue Menge von Mikroplastik in der marinen Umwelt ist nicht bekannt. Auch wenn die Anzahl der Studien zu Mikroplastik stetig ansteigt, sind noch viele Fragen in Bezug auf die Menge, die Verteilung, den weiteren Abbau und die Auswirkungen auf Tiere und Menschen offen. Im Rahmen dieses Projektes wurden im März und August 2017 das Vorkommen und die Menge von Mikroplastik an Stränden Sloweniens untersucht und mit einer Studie aus dem Jahr 2012 verglichen (Laglbauer et al. 2014). Im Spülsaum der Strände wurden Sedimentproben in Abständen von 10 m entnommen. Dabei wurden mit Hilfe eines Metallrohrs (Ø 12,5 cm) eine Sedimentprobe abgesteckt, mit einem Metalllöffel bis in eine Tiefe von 4 cm aushoben, in eine Aluminiumschale überführt und mit Alufolie umwickelt. Im Labor wurden die Mikroplastikpartikel mit Hilfe von Dichtetrennung aus dem Sediment extrahiert. Kunststoffe besitzen eine geringere Dichte als Sedimentpartikel und steigen in Salzlösungen mit einer höheren Dichte an die Oberfläche. Aufgestiegene Partikel wurden mit Glaspipette aufgenommen, auf einem 100 mym Metallfilter aufgefangen und mikroskopisch untersucht. Mutmaßliche Mikroplastikpartikeln wurden fotografiert, ihre Eigenschaften (z.B. Form, Farbe) notiert und chemisch-physikalisch mittels Infrarotspektrometrie (ATR-FTIR) nach Polymertyp analysiert. Auch Kontamination im Bereich des Arbeitsplatzes wurde mit einem Filter in einer Petrischale kontrolliert. Die Konzentration der visuell identifizierten Mikroplastikpartikel war in meiner Untersuchung (2017) deutlich geringer als im Sommer 2012 (Laglbauer et al. (2014). Im Sommer 2017 war die Anzahl der Mikroplastikpartikel höher als im Frühjahr 2017. Die häufigsten Mikroplastikpartikel waren Fasern, Folien und Fragmente. Die chemisch-physikalische Analyse der Mikroplastikpartikel ergab hauptsächlich Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und Nylon 6. In den Kontrollen wurden keine Mikroplastikpartikel gefunden. Die Belastung der untersuchten slowenischen Strände durch Mikroplastik war sehr gering. Es traten jedoch saisonale Unterschiede auf, die auf erhöhte Tourismusaktivitäten im Sommer zurückzuführen sein können. Mögliche weitere Belastungsfaktoren können Industrie, Aquakultur, Schiffs- und Straßenverkehr und Landwirtschaft sein. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass bei der neuerlichen Untersuchung nach fünf Jahren deutlich weniger Mikroplastikpartikel nachgewiesen wurden als noch im Jahr 2012. Diese positive Entwicklung weist auf ein besseres Umweltbewusstsein der Besucher aber auch auf eine effektive Reinigung der Strände hin.
Das Projekt "Energetische und stoffliche Kopplung einer Biogasanlage mit einer Bioraffinerie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik (440), Fachgebiet Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe (440f) durchgeführt. Im Sinne der nachhaltigen Bioökonomie ist es sinnvoll, dezentrale Bioraffinerien zu betreiben. Das Konzept der Universität Hohenheim basiert auf der Kopplung mit einer Biogasanlage, die hier bezüglich Energie- und Massenflüsse weiter ausgearbeitet werden soll. Das Konzept beinhaltet eine landwirtschaftliche Bioraffinerie, die dezentral lokal erzeugte Biomasse in Plattformchemikalien herstellt. Der Fokus liegt bei Lignocellulosen, aus denen Hydroxymethylfurfural (HMF), Furfural (Fu) und Lignin erzeugt werden. Aus dem HMF können dann in größeren, zentralen Anlagen PEF für Verpackungen oder Fasern hergestellt werden. HMF selbst kann, wie auch Fu, als Ersatz für Formaldehyd in Harzen, z.B. für Spanplatten genutzt werden. Dies sind nur einige Beispiele, so können aus HMF auch Polyamide wie Nylon 6 und Nylon 6,6 hergestellt werden, oder als Zusatz in der Nahrungsmittel - und Pharmaindustrie dienen. Lignin kann als Füllmaterial zu Harzen zugesetzt werden, oder zu Phenolen gespalten werden, um damit selbst zu den Bestandteilen von Harzen werden. Eine andere Anwendung ist die Umwandlung zu hochwertigen Kohlenstoffmaterialien für Elektroden und Superkondensatoren. In diesem Projekt wird die energetische und stoffliche Kopplung mit einer Biogasanlage, zunächst am Beispiel der Versuchsanlage im 'Unteren Lindenhof', berechnet werden. Dieser Ansatz wird anschließend verallgemeinert, um das Gesamtpotenzial und geeignete Standorte für Deutschland zu ermitteln.
Das Projekt "Teilvorhaben: Materialentwicklung PA6-Flowcore für Anwendungen in Karosserie und Fahrwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bond-Laminates GmbH durchgeführt. Im beantragten Projekt übernimmt die Bond Laminates GmbH die Weiterentwicklung eines plattenförmigen und langfaserverstärkten Halbzeugs mit thermoplastischer Matrix (PA6) für Fließpressanwendungen. Das Material 'PA6-Flowcore' wird für die Herstellung von Versuchs- und Demonstratorbauteilen verwendet. Gemeinsam mit hochfesten Stahlsorten bildet es die Grundkomponente der Demonstratoren hybride B-Säule und hybrides Federbeindomlager ('Top-Mount'). Dabei kommt PA6-Flowcore als Verstärkungskomponente zum Einsatz und bestimmt wesentlich die Eigenschaften des Verbunds. Die metallische Komponente und der FVK werden in einem innovativen Hybridpressverfahren gemeinsam um- bzw. urgeformt und simultan gefügt. Die technische Weiterentwicklung von PA6-Flowcore beinhaltet die Definition von Faservolumenanteilen und Faserlängen sowie die Realisierung eines individuell angepassten Materialaufbaus aus mehreren Lagen. Ziel sind die optimale Materialrezeptur und die Abstimmung der Prozessparameter bei der Materialherstellung, um hohe mechanische Eigenschaften, Fließfähigkeit, sowie Form- und Rippenfüllungsvermögen zu erreichen. Durch die gewonnenen Erkenntnisse kann das Material an gegebene Lastfälle (Crashbelastung, schwingende Belastung, etc.) angepasst werden und durch die konstruktive Gestaltungsfreiheit wird die Realisierung von bionischen Rippenstrukturen ermöglicht. So leistet das Material einen Beitrag zum ressourcen- und energieeffizienten Materialeinsatz. Langfristig steht mit PA6-Flowcore ein wirtschaftliches und variabel einstellbares Material für die Anwendung in Fahrzeugbauteilen zur Verfügung.
Das Projekt "Teilvorhaben 09.1: Naturfaserverstärkte PHBV-Compounds für Elektrowerkzeuggehäuse - Prüfmethodik, Werkstoffweiterentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik durchgeführt. Angesichts des großen Potentials von PHBV, stellt sich die Frage, wie dieses für reale Anwendungen genutzt werden kann. Um diese Frage zu beantworten, soll im Rahmen dieses Teilprojekts PHBV und cellulosefaserverstärktes PHBV speziell als Werkstoff für Elektrowerkzeuggehäuse untersucht werden. Zukünftig sollen sich so konventionelle Thermoplaste wie ABS oder PA6 erfolgreich durch biobasierte Kunststoffe subsituieren lassen. Elektrowerkzeuggehäuse unterliegen während ihrer Nutzung vielfältigen Belastungen. Dazu gehören Beanspruchungen durch chemische, thermische, mechanische und elektrische Faktoren. Um diesen anspruchsvollen Anwendungsbereich für PHBV zu erschließen, sollen im Rahmen dieses Vorhabens Modifikationen vorgenommen werden. Dabei kann es sich um chemische Modifikationen, um die gezielte Zugabe von Verstärkungsstoffen (speziell cellulose-Regeneratfasern) oder um das Herstellen von Blends handeln. Eine enge Kooperation mit Herstellern von Elektrowerkzeugen stellt dabei sicher, dass industrierelevante Anforderungen berücksichtigt werden und mögliche Modifikationen in der Praxis umsetzbar sind. Eine weitere Herausforderung bei der Substitution von konventionellen Thermoplasten durch Biopolymere liegt in der schlechten Datenlage hinsichtlich konstruktionsrelevanter Kennwerte. Um dieser Problematik zu begegnen, fließen alle im Laufe des Vorhabens ermittelten Kennwerte in eine Datenbank. Diese soll nach Projektende Unternehmen zur Verfügung gestellt werden, um ihnen den Umstieg auf biobasierte Kunststoffe zu erleichtern.
Das Projekt "Teilvorhaben 09.2: Naturfaserverstärkte PHBV-Compounds für Elektrowerkzeuggehäuse - Compoundierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Angesichts des großen Potentials von PHBV, stellt sich die Frage, wie dieses für reale Anwendungen genutzt werden kann. Um diese Frage zu beantworten, soll im Rahmen dieses Teilprojekts PHBV und cellulosefaserverstärktes PHBV speziell als Werkstoff für Elektrowerkzeuggehäuse untersucht werden. Zukünftig sollen sich so konventionelle Thermoplaste wie ABS oder PA6 erfolgreich durch biobasierte Kunststoffe subsituieren lassen. Elektrowerkzeuggehäuse unterliegen während ihrer Nutzung vielfältigen Belastungen. Dazu gehören Beanspruchungen durch chemische, thermische, mechanische und elektrische Faktoren. Um diesen anspruchsvollen Anwendungsbereich für PHBV zu erschließen, sollen im Rahmen dieses Vorhabens Modifikationen vorgenommen werden. Dabei kann es sich um chemische Modifikationen, um die gezielte Zugabe von Verstärkungsstoffen (speziell cellulose-Regeneratfasern) oder um das Herstellen von Blends handeln. Eine enge Kooperation mit Herstellern von Elektrowerkzeugen stellt dabei sicher, dass industrierelevante Anforderungen berücksichtigt werden und mögliche Modifikationen in der Praxis umsetzbar sind. Eine weitere Herausforderung bei der Substitution von konventionellen Thermoplasten durch Biopolymere liegt in der schlechten Datenlage hinsichtlich konstruktionsrelevanter Kennwerte. Um dieser Problematik zu begegnen, fließen alle im Laufe des Vorhabens ermittelten Kennwerte in eine Datenbank. Diese soll nach Projektende Unternehmen zur Verfügung gestellt werden, um ihnen den Umstieg auf biobasierte Kunststoffe zu erleichtern.
Das Projekt "Entwicklung einer Technologie für die energieeffiziente und wirtschaftliche Herstellung von komplexen endlosfaserverstärkten thermoplastischen Bauteilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Mission Statement: Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Technologie für die energieeffiziente und wirtschaftliche Herstellung von komplexen endlosfaserverstärkten thermoplastischen Bauteilen im großtechnischen Maßstab. Mit deren Hilfe ist eine Reduktion der Kosten für die Herstellung von Organoblech-basierten Compositen von über 20 % zu erzielen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Innovationen in allen Stufen der Wertschöpfungskette eingeführt. Im Projekt wird die gesamte Prozesskette, vom Compoundieren bis zum konsolidierten Bauteil, abgebildet und hinsichtlich technologischer und wirtschaftlicher Aspekte bewertet. Am Projektende wird eine Prozesskette präsentiert mit deren Hilfe Vor- und Nachteile der Prozessschritte evaluiert werden können. Dabei wird ein flächiger, umgeformter thermoplastbasierter Faserverbund-Einleger mit einem kurzfaserverstärkten Thermoplast umspritzt. Vorbild für dieses Demonstratorbauteil ist Bauteil, dessen Herstellzeit mittels der Referenzprozesskette ca. 1 Minute beträgt. Lösungsweg: Mittels Extrusion werden ausgewählte Nanoferrite in Polyamid 6 (PA6) eincompoundiert. Aufgrund der großen Teilchenoberfläche im Verhältnis zum Volumen besitzen die in diesem Projekt ausgewählten Nanoferrite spezielle chemische und physikalische Eigenschaften. Durch diese Eigenschaften ist das Aufheizen mittels Induktion möglich und durch das oben angesprochene Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ist ein guter Wärmeübergang zur Kunststoffmatrix gegeben. Aus den Nanocompounds werden nanomodifizierte PA6-Filamentgarne hergestellt, die in einem nächsten Prozessschritt zusammen mit Glasfasern commingelt und zu einem Gewebe verarbeitet werden. Die Konsolidierung und Formgebung der commingelten semi-imprägnierten thermoplastischen Prepregs erfolgt hierbei simultan.
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