Überflieger-Material: Carbon soll durch Hanfzusatz billiger werden

Überflieger-Material: Carbon soll durch Hanfzusatz billiger werden

von Wolfgang Kempkens

Bisher ist der Leichtbauwerkstoff Carbon zu teuer für die Massenproduktion – Naturfasern könnten das ändern.

Leichte Komponenten sind bei der Konstruktion von Autos gefragt, weil sie mit ihnen weniger Sprit verbrauchen. Eine Menge Kilogramm lassen sich zum Beispiel einsparen, wenn große Teile der Karosserie aus Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen hergestellt werden.

Was bei Formel-1-Flitzern üblich ist – die Fahrerkabine besteht aus superfestem CFK (carbonfaserverstärkter Kunststoff, kurz Carbon) –, ist bei normalen Autos noch Zukunftsmusik. CFK ist noch vergleichsweise teuer, was beim hunderte Millionen Euro verschlingenden Formel-1-Sport nicht ins Gewicht fällt.

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Hanf als High-Tech-WerkstoffFraunhofer-Ingenieure setzen nun auf einen Kompromiss. Sie stellen Verbundbauteile her, die teilweise aus Kohlenstofffasern und zum anderen Teil aus Naturfasern bestehen.

Dort, wo es auf höchste Festigkeit ankommt, konstruieren sie ein Gerüst aus Kohlenstofffasern. Die übrigen Flächen verstärken sie mit Hanf, Baumwolle, Flachs oder Zellstoff. Flüssiges Harz umhüllt schließlich die Fasern, sodass widerstandsfähige und dennoch leichte Bauteile entstehen.

„So können wir die Stärken der jeweiligen Fasern vereinen und die Nachteile zum großen Teil beseitigen“, sagt Professor Hans-Josef Endres, Leiter des Anwendungszentrums für Holzfaserforschung, das zum Braunschweiger Fraunhofer-Institut für Holzforschung gehört. Mit Glasfasern, die beinahe so reißfest sind wie Kohlenstofffasern, lässt sich nicht das gleiche Ergebnis erzielen. Sie sind bei weitem zu schwer.

Fanta-Vier im RennwagenDamit sich Harz und Naturfasern innig miteinander verbinden, rauen die Braunschweiger Forscher die Fasern gewissermaßen auf. Bei Glas- und Kohlenstofffasern ist das ein erprobtes Verfahren, bei Naturfasern jedoch noch Neuland. Durch das Optimieren der Oberflächen lasse sich die Festigkeit der später hergestellten Bauteile um bis zu 50 Prozent verbessern, sagt Endres.

Während die Braunschweiger Gruppe die Bauteile weiter verbessern und industriell taugliche Produktions- sowie Recyclingtechniken entwickeln, konnte Endres an der Hochschule Hannover (früher Fachhochschule), bereits ein spektakuläres Ergebnis präsentieren: Einen zum Rennwagen umgebauten Volkswagen Scirocco.

Die ersten Vorführungen im Jahr 2014 waren nicht weniger spektakulär. Am Steuer saß während eines regulären Rennens auf der Nürburgring-Nordschleife Smudo, Frontmann der Band „Die Fantastischen Vier“. Endres leitet sowohl das Hannoveraner Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe als auch das Fraunhofer-Institut in Braunschweig.

Eine etwas andere Lösung für günstigere Kohlenstofffasern verfolgen die Forscher des Bremer Faserinstituts und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam. Sie glauben, die teure Faser aus Lignin herstellen zu können, einem Quasi-Abfallprodukt der Papierhersteller. Wenn man es erwärmt, verflüssigt es sich, sodass es zu Fäden gezogen werden kann. Diese werden umgeformt, sodass reiner Kohlenstoff übrig bleibt. Das würde den Faserpreis zumindest halbieren.

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