LOEWE-Forschung

Im Rahmen des LOEWE-Schwerpunktes Safer Materials wurden durch eine interdisziplinär angelegte Zusammenarbeit Methoden und technisches Know-how geschaffen, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Werkstoffen im Bereich ihrer Leistungsgrenzen sowie unter diversen äußeren Einflüssen zu gewährleisten. Im Fokus standen dabei die ausgewählten Werkstoffklassen hochfeste Betone und Stähle, Sekundäraluminium und naturfaserverstärkte Kunststoffe.

Neben den über viele Jahre in einigen Branchen etablierten Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen wie PLA und PA11, gewinnen zunehmend „neue“ Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe wie naturfaserverstärkte PA-Typen und PBS sowie neue Anwendungsfelder für bestehende Typen an Bedeutung. Dabei führt die unklare Datenlage zur Beständigkeit dieser Werkstoffe allerdings häufig zu einer eher konservativen, meist auf wenige bereits bekannte Werkstoffe beschränkte Auswahl, was dazu führt, dass Potenziale neuer Werkstoffe viel zu oft aufgrund von Bedenken und eingeschränkten Möglichkeiten einzelner Unternehmen nicht genutzt werden.

Um dies zukünftig nachhaltig zu verändern, soll mit den Erkenntnissen durch die im Rahmen von Safer Materials stattgefundenen Untersuchungen zu „sicheren und zuverlässigen Werkstoffen“ das Augenmerk nun auf die Forschung zum Thema Beständigkeit gelegt werden.

Der LOEWE-Schwerpunkt Safer Materials dient damit als Grundlage und Ausgangspunkt für die weitere Fortentwicklung des Themas „Sichere Strukturen“ und legt einen wichtigen Grundbaustein für den vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsender Rohstoffe e.V. (FNR) FNR geförderten Forschungsverbund BeBio2. Ziel des Forschungsverbundes BeBio2 ist die Datenlage zur Beständigkeit zahlreicher Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe erheblich zu verbessern, diese öffentlich zugänglich zu machen und somit den vermehrten Einsatz biobasierter Werkstoffe zu fördern.

Hierzu sind Wissenschaftler:innen der Universität Kassel (Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik), der Universität Stuttgart (Institut für Kunststofftechnik) und des Fraunhofer Instituts für angewandte Polymerforschung gemeinsam mit der Altair Engineering GmbH seit Oktober 2021 mit den Untersuchungen beschäftigt. Auch weitere insgesamt mehr als 50 Industriepartner arbeiten im Projekt mit und bringen ihre Expertise ein. Insgesamt führt der Forschungsverbund 12 Teilprojekte an den vier genannten, beteiligten Forschungseinrichtungen bzw. Firmen durch. Die Projekte behandeln entweder Querschnittsthemen, wie die Hydrolysebeständigkeit von PLA oder beschäftigen sich mit branchenspezifischen Anwendungen spezieller Biokunststoffe und sind demnach entweder dem Teilprojektbereich A „Consumer Products“ oder B „Industrial Products“ zuzuordnen.

Die Untersuchungen zielen dabei auf die Beständigkeit gegenüber zahlreicher Faktoren ab, wie beispielsweise Medien, Temperatur und biologischen Abbau. Es gilt, die Einflussfaktoren branchenabhängig zu identifizieren und verschiedene Alterungsszenarien zu entwickeln. Auf Bauteile im Motorraum wirken demnach andere Einflüsse (Fette, Öle usw.) als auf Spielzeuge (Reinigungsmittel usw.) oder Elektroartikel (Temperatur usw.). Außerdem wird die Beständigkeit von Verarbeitungsparametern und Struktureigenschaften beeinflusst. Es sollen deshalb unterschiedliche Produkte verschiedenster Branchen geprüft werden, um geeignete Biokunststoffe so zu optimieren, dass sie zukünftig in den entsprechenden Produktsparten Anwendung finden können.