Mobilitäts- und Werkstoffinnovationen Hand in Hand

Der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen, ist Ziel zahlreicher Initiativen aus Politik und Wirtschaft. Neuartige Hybrid- und Verbundmaterialien, intelligenter Leichtbau und leistungsfähige Energie(speicher)technik sind nur einige, wichtige Stichworte in diesem Zusammenhang. Innovative Werkstoffe bilden eine Klammer über all diese Themen.

„Elektromobilität ist eine Gemeinschaftsaufgabe – und gerade dies macht sie zu einem Thema par excellence für das Netzwerk Innovative Werkstoffe“, sagte Wolfgang Paczenski, Standortleiter Leverkusen der Polymaterials AG und Projektmanager des Netzwerks in seiner Einführung. Noch mehr als andere Themenkomplexe setze dies eine effiziente, zielgerichtete Kooperation unterschiedlicher Disziplinen und ein integriertes Vorgehen aller Partner entlang der Wertschöpfungskette voraus. Im Anschluss begrüßte Dr. Andreas Eppinger, Group Vice President Technology Management bei Johnson Controls Automotive Experience, die Gäste und gab einen Einblick in die Aktivitäten seines Unternehmens auf dem Gebiet der Automobiltechnik.

Zur Einstimmung auf das Thema des Abends sprach Prof. Dr. Ferdinand Dudenhöffer vor der Universität Duisburg-Essen. Ausgehend von der Frage „Was bewegt uns in der Zukunft?“ stellte er Optionen zur Zukunft der Mobilität bzw. zur Mobilität der Zukunft vor.

Mit spezifischen Anforderungen des automobilen Strukturleichtbaus beschäftigte sich Priv.-Doz. Dr. Lambert E. Feher, Director New Technologies Advanced Polymer Science bei Johnson Controls Automotive Experience, in seinem Referat. „Energie- und Kohlenstoffintensität werden in der industriellen Produktion künftig deutlich sinken müssen“, sagte Feher. Ein wichtiger Aspekt betrifft dabei die Substitution etablierter Werkstoffe z. B. durch innovative, faserverstärkte Verbundmaterialien, wie sie in der Luft- und Raumfahrt bereits verbreitet eingesetzt werden. „Nicht nur unmittelbare Werkstoffeigenschaften wie z. B. das Gewicht entscheiden letztlich über die beste Wahl. Erst über den gesamten Material-Lebenszyklus hinweg betrachtet, einschließlich etwa einer energieeffizienten Verarbeitung und der abschließenden Entsorgung und Rezyklierung, erkennt man wirklich nachhaltige Lösungen“, betonte er.

Auf die Bedeutung verschiedener Werkstoffklassen mit komplementären Eigenschaftsprofilen und der zu ihrer rationellen Verarbeitung erforderlichen Technologien ging Dr. Michael Henningsen, BASF SE, Ludwigshafen, ein. „Innovative Matrixsysteme für schnelle Resin Transfer Molding (RTM)-Prozesse“ stellte er in seinem Referat vor und befasste sich dabei speziell mit Epoxidharzen, Polyurethanen und Polyamiden. „Unterschiedliche Matrixsysteme erschließen eine noch größere Vielfalt an Verbundmaterialien und Verbundeigenschaften. Mit Erfahrung sowie innovativen Test- und Prüfverfahren wollen wir die jeweils am besten geeignete Lösung identifizieren“, erklärte Henningsen. Bauteile in großen Stückzahlen zu produzieren, erfordert z. B. kurze Zykluszeiten und einen energieeffizienten Prozessablauf. Häufig müssen die Eigenschaften von Kunststoffen, etwa Fließfähigkeit oder Aushärtungszeit, dazu deutlich verbessert werden, was in der Regel nur durch Eingriffe auf der molekularen Ebene gelingt.

Den Abschluss der Vortragsrunde bildete ein Tandemvortrag von Ingo Burghoff, Entex Rust & Mitschke GmbH, Bochum, und Dr. Jürgen Stebani, CEO der Polymaterials AG, Kaufbeuren. Die Referenten beleuchteten das Thema Werkstoffentwicklung unter den – naturgemäß recht unterschiedlichen – Blickwinkeln eines Maschinenkonstrukteurs und eines Kunststoff-Technologieentwicklers. So beschäftigt sich der Vortrag unter anderem damit, wie man Ergebnisse aus dem High-Throughput-Screening zur Formulierungsentwicklung hoch gefüllter und damit mechanisch sehr stabiler Kunststoffe in den Produktionsmaßstab übertragen kann.

Für die Verarbeitung derartiger, hoch gefüllter Systeme, namentlich von Holzverbundwerkstoffen (Wood Plastics Composites, WPC), hat sich der Einsatz von so genannten Planetwalzenextrudern (PWE), wie sie Entex baut, bereits bewährt. „Im Screening können wir Verbundwerkstoffe mit hohem Füllstoffanteil sehr schonend herstellen. Ähnlich schonend geht der PWE dann im großen Maßstab mit diesen Werkstoffen um. Darin liegt eine große Chance für das einfache, erfolgreiche Scale up solcher Verfahrensschritte“, erläuterte Stebani.