24.07.23 – Neue Materialien
Mit dem Biokonzept-Car rasant unterwegs
Ein stattlicher Sportwagen aus Flachs? Das geht!
NFK-Werkstoffe haben ähnliche Materialeigenschaften wie CFK oder GFK , sind dazu auch ökologisch. © Fraunhofer WKI, Hans-Josef Endres
Im Leichtbau bieten naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) verglichen mit glasfaserverstärkten oder carbonfaserverstärkten Kunststoffen einige Potenziale und haben zudem ähnliche Eigenschaften wie CFK- und GFK-Werkstoffe:
Gewicht: Naturfasern sind in der Regel leichter als Glasfasern oder Kohlenstofffasern. Hanffasern wiegen etwa 1,5 g/cm3, Carbonfasern 1,75 g/cm3 und Glasfasern 2,55 g/cm3.
Vibrationsdämpfung: Naturfasern zeigen eine bessere Fähigkeit zur Schwingungsdämpfung im Vergleich zu Glas- oder Kohlenstofffasern, was sie für Anwendungen in strukturmechanisch beanspruchten Bauteilen etwas besser geeignet erscheinen lässt.
Isolationswirkung: Ihre natürlichen Isolationseigenschaften können die Wärme- und Schallübertragung durch das Material reduzieren.
Abrasion: Naturfasern sind oft weniger abrasiv als Glas- oder Kohlenstofffasern. Das kann ihre Verarbeitung erleichtern, da Werkzeuge eine längere Lebensdauer haben.
Nachhaltigkeit: Naturfasern sind erneuerbare Ressourcen und haben in der Regel eine geringere CO2-Bilanz als synthetische Fasern. Sie tragen deshalb ihren Teil zur Verminderung des CO2-Footprints von Produkten bei.
Hierzulande werden vor allem Flachs- und Hanffasern verwendet, weil beide Pflanzen in Europa heimisch sind – und bereits seit Jahrtausenden genutzt werden. Geeignet sind darüber hinaus auch Jutefasern, Holz- beziehungsweise Cellulosefasern oder Baumwollfasern. Flachsfasern besitzen eine hohe Festigkeit aus und sind in verschiedenen Längen erhältlich. Kurze Flachsfasern (ca. 10-20 mm) werden oft für Spritzgussanwendungen verwendet.
So ist sogar die Fahrer- und Beifahrertür sowie der Heckflügel des »Bioconcept-Cars« aus einem Naturfasermix hergestellt. Pflanzenfasern als Bestandteile von Bioverbundwerkstoffen sind eine nachhaltige Alternative für leichte Fahrzeugkarosserien. Einsatzgebiete naturfaserverstärkter Kunststoffe sind beispielsweise Bauteile im Automobil-Interieur. Bei solchen gering belasteten Verkleidungselementen bieten naturfaserverstärkte Thermoplaste deutliche Vorteile in der mechanischen und akustischen Dämpfung. Beispiele finden sich auch für Innenverkleidungen, Türverkleidungen, Armaturenbretter, Kofferraumverkleidungen und Sitzlehnen. Aber auch für Strukturbauteile in Vorserienfahrzeugen oder im Rennsport werden die NFK genannten Werkstoffe zwischenzeitlich eingesetzt.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Ihre Eigenschaften ausspielen kann diese Werkstoffklasse aber auch in Sportgeräten wie Tennis- oder Badmintonschlägern, Snowboards, Surfbrettern und Fahrradrahmen. Die Kombination aus Leichtigkeit, Festigkeit und Dämpfungseigenschaften macht sie ideal für Hochleistungs-Sportausrüstung. In Architektur und Bauwesen findet man sie in Dachplatten, Wänden, Deckenverkleidungen und Trennwänden. Die Dämm- und Isolationseigenschaften von NFK tragen zur Energieeffizienz von Gebäuden bei. Erste industrielle Anwendungen werden für den Personennahverkehr erforscht und auch in der Elektronikindustrie können NFK in Gehäusen für elektronische Geräte und Gadgets verwendet werden, um eine Kombination aus geringem Gewicht und guter struktureller Integrität zu erreichen.
Aus: Leichtbauwelt
