Biobasierte Leichtbau-Strukturen für Rotorblätter
02.04.2020
An einer Prozesskette zur automatisierten Verarbeitung nachwachsender Leichtbau-Materialien arbeitet die Nachwuchsforschergruppe „ecoWing“ der TU Chemnitz. Die jungen Wissenschaftler wollen die gesamten Abläufe so weit entwickeln, dass ein funktionsfähiges Rotorblatt für eine Kleinwindkraftanlage hergestellt werden kann.
An dem interdisziplinären Projekt sind insgesamt vier Professuren aus drei Fakultäten der TU Chemnitz beteiligt. Die Projektkoordination liegt bei der Professur Textile Technologien von Prof. Dr. Holger Cebulla. Die Projektleitung hat Marc Fleischmann inne, wissenschaftlicher Mitarbeiter an dieser Professur. Hinzu kommen die Stiftungsprofessur Textile Kunststoff- und Hybridverbunde von Prof. Dr. Daisy Nestler, die Professur Koordinationschemie von Prof. Dr. Michael Mehring und die Professur Unternehmensrechnung und Controlling von Prof. Dr. Uwe Götze.
In einem vollautomatisierbaren, reproduzierbaren Fertigungsverfahren sollen Leichtbau-Sandwich-Strukturen aus Flachsfasern, biobasiertem Kunststoff und Furnierholz entstehen. Ziel ist, die natürlich nachwachsenden Leichtbau-Materialien mit wenigen Prozessschritten direkt zur Bauteilform zu verarbeiten. Wesentliche Mengen an Materialabfall können auf diese Art und Weise eingespart werden.
„Eine vergleichbare Verarbeitungstechnik ist aktuell nur für Verbundmaterialien mit synthetischen Kohlenstoff- und Glasfasern verfügbar und kommt beispielsweise in der Luftfahrt zum Einsatz“, sagt Fleischmann und ergänzt: „Für die automatisierte Verarbeitung von nachwachsenden Naturfasern mit natürlich schwankender Form und Faserlänge existieren derzeit keine Lösungen. Naturfaserverstärkte Kunststoffe werden in hoch belasteten Bauteilen daher überwiegend in Premium-Nischenprodukten wie zum Beispiel biobasierte Ski oder Snowboards eingesetzt. Bei diesen Bauteilen werden zum Teil mechanische Eigenschaften erreicht, die mit Produkten aus synthetischen Konkurrenzmaterialien vergleichbar sind. Herausfordernd ist dabei insbesondere die Bereitstellung von Naturfaserbändern in möglichst gleichmäßiger Qualität und zu konkurrenzfähigen Preisen.“
In die Optimierung und Evaluierung der ecoWing-Prozesskette und der neuen biobasierten Leichtbaumaterialien sollen neben den mechanischen Materialeigenschaften auch Kostenbetrachtungen sowie ökologische Gesichtspunkte, wie der CO2-Fußabdruck, einfließen. „Mit dem Projekt ecoWing soll ein wesentlicher Beitrag zur kostengünstigen und ressourcenschonenden Verwendung nachwachsender Rohstoffe im Leichtbau geleistet werden“, so Fleischmann.
Die Nachwuchsforschergruppe wird finanziert aus dem Europäischen Sozialfonds (ESF) und mit Steuermitteln des Freistaates Sachsen auf Grundlage des von den Abgeordneten des Sächsischen Landtags beschlossenen Haushaltes.