Wirtschaftliche Herstellung von naturfaserbasierten Bio-Sheet Molding Compounds

Ziel des Verbundvorhabens ist das Weiterentwickeln und Qualifizieren naturfaserbasierter SMC-Halbzeuge (NF-SMC) und deren biobasierter Matrix (duroplastisches Reaktivharz), um insbesondere den hohen Anforderungen im Bereich des Brandschutzes im Transportsektor - mit Fokus auf Schienenfahrzeuge - gerecht zu werden und gleichzeitig eine großtechnische Herstellung und Verarbeitung zu ermöglichen.

Das neue biobasierte NF-SMC soll in einem wirtschaftlichen Verfahren von SMC-Herstellern hergestellt und durch Formteilhersteller zu SMC Formteilen verarbeitet werden.

Die Formteile sollen beim Endanwender – vorrangig in Schienenfahrzeugen – eingesetzt werden.

Bei den Formteilherstellern handelt es sich überwiegend um kleine und mittelständische Unternehmen, die die notwendigen Maßnahmen, zum Beispiel Anpassung der Verfahrens- oder Verarbeitungsparameter, zügig umsetzten können. Bei den SMC-Herstellern sind die erwarteten Investitionen zur Erweiterung und/ oder zur Anpassung der SMC-Anlagen dabei relativ gering.

Die Unternehmen profitieren insbesondere von den Werkstoffeigenschaften des neuen Halbzeugs, dem bioökonomischen Ansatz sowie der verbesserten CO₂-Bilanz des Werkstoffs, respektive der Formteile. Dabei werden die geforderten Standards eingehalten.

Prozessentwicklung für NF-SMCs mit biobasierten Harzen

Die wichtigsten Herausforderungen im Projekt sind, CO₂-Emissionen zu vermindern, Produktionskosten bei stabilem Prozessablauf zu senken sowie nachwachsende Rohstoffe einzusetzen. Ebenso bedeutsam sind die Themen Ressourceneffizienz sowie das Vereinfachen und Optimieren der Produktionsprozesse. Dazu wurden die Themen Materialauswahl (Materialsubstitution), Kostenoptimierung, Einsatz nachwachsender Rohstoffe und eine Werkstoff-(Neu)entwicklung aufgegriffen und bearbeitet.

Werkstoffe und Prozesse

Im Projekt werden ein biobasiertes Reaktivharz auf Basis von Fumarsäure und 1,3-Butandiol sowie ein biobasierter Reaktivverdünner und Flammschutzmittel entwickelt. Dazu werden Hanffasern in Hechelwerg-Qualität in einem innovativen und vereinfachten Verfahren vereinzelt und in der SMC-Anlage kontrolliert dosiert bzw. abgelegt.

Das resultierende Halbzeug wird durch Fließpressverfahren in beheizten Werkzeugen (120 - 150 °C) zum Bauteil verarbeitet.