Projekte

Motivation

Kreislaufwirtschaft und Ressourceneffizienz sind neben den Kosten die wesentlichen Treiber für die Wettbewerbsfähigkeit neuer Produkte. Für die Reduktion umweltschädi­gender Emissionen sind neue Werkstoffe und Verfahren notwendig, um Bauteilgewicht einzusparen und eine geschlossene Kreislauf­führung zu ermöglichen. Großes Potential zur Lösung dieser Herausforderungen haben leistungsfähige, kontinuierlich faserverstärkte Kunststoffe mit thermoplastischer Matrix aus Polyamid 6. Ein neuartiges Verfahren, solche Hochleistungsverbunde herzustellen, bietet die »in-situ-Pultrusion« (Pultrusion = Strangzieh­verfahren) mit dem Monomer ε-Caprolactam. Das niederviskose Monomer ε-Caprolactam bietet entscheidende Vorteile gegenüber vergleichbaren Matrixsystemen und polymeri­siert bei der Verarbeitung zu Polyamid 6. Somit lassen sich mit diesem kontinuierlichen Ver­fahren leistungsfähige Profile auf Basis eines kreislauffähigen thermoplastischen Materials kosteneffizient und hochproduktiv herstellen.

Gesamtziel des Projekts

CaproPULL zielt darauf ab, für das in-situ- Pultrusionsverfahren eine geeignete sensor­gestützte Anlagen- und Werkzeugtechnik mit Prozessdatenanalyse für eine prozesssichere Verarbeitung des Monomers ε-Caprolactam zu entwickeln. Damit können thermoplastische endlosfaserverstärkte Profile robust und zuver­lässig hergestellt werden, die den derzeit Stand der Technik bildenden duromeren Profilen in Qualität und Eigenschaften mindestens eben­bürtig sind. Durch die hinzu gewonnene Recy­clingfähigkeit dieser Profile und der erwarteten Wirtschaftlichkeit des neuen Materials und Prozesses wird ein deutlicher Wettbewerbs­vorteil gegenüber dem Stand-der-Technik erwartet. Pultrudierte Profile haben ein großes Anwendungsspektrum, z.B. in der Fahrzeug­industrie, als Trägersysteme bei erneuerbaren Energien, im Bausektor bis hin zur chemischen Industrie. Mit Unterstützung assoziierter Part­ner sollen die Projektergebnisse auch in diese Branchen transferiert werden.

Innovation

Die Innovation im Vorhaben besteht vor allem aus der prozesssicheren Verarbeitung und den damit verbundenen Anforderungen. Durch die niedrige, wasserähnliche Viskosität des ε-Caprolactams und der zwingend erforder­lichen Vermeidung von Feuchtigkeitskontakt bei der Verarbeitung ergeben sich Herausforderungen hinsichtlich der Verarbeitungs­anlage und der Werkzeugtechnik. In einem stabilen und großserienfähigen Prozess besteht damit die große Innovation des Projektes. Zusätzlich wird der Pultrusionsprozess hinsicht­lich der Datenerfassung, -management und -nutzung ergänzt, was die Integration in die digitalisierte Produktion der Zukunft erleichtert und eine verbesserte Nachverfolgung der Qualität der hergestellten Profile sicherstellt.

Anwendungsmöglichkeiten

CaproPULL fokussiert vorranging den Ein­satz thermoplastischer Profile in der Automo­bil- und Bauindustrie. In der Automobilindustrie können die mittels in-situ-Pultrusion hergestell­ten Profile thermisch umgeformt und als Crash-Struktur in Stoßfängern, Seitenschwellern oder als Versteifung in der Dachstruktur eingesetzt werden und dadurch die Masse des Fahrzeugs reduzieren. Dies reduziert den Energiebedarf zur Fortbewegung und damit den Emissionsaus­stoß. Zudem können diese Bauteile in entspre­chenden werkstofflichen Recyclingkreisläufen zugeführt werden. Im Bausektor kommen die Materialeigenschaften, z.B. Isolationseigen­schaften und Korrosionsbeständigkeit dieser Profile zum Tragen. Sie werden auch den neuen Verordnungen und Vorgaben zur Wärmedäm­mung gerecht und erfüllen die hohen Ansprü­che an die zu verwendenden Materialien.

Unterstützung durch assoziierte Partner

Der Erfolg des Projekts soll durch die Zusam­menarbeit mit den assoziierten Partnern sichergestellt werden. Diese unterstützen das Projekt hinsichtlich der Definition von Anlagen- und Werkzeugspezifikationen, erforderlichen Schnittstellen, benötigter Sensorik und relevan­ten Maschinendaten, entscheidender Quali­tätsparameter und Profilgeometrien. Unser Dank geht an:

L. Brüggemann GmbH & Co. KG 

Johns Manville Europe GmbH 

AFBW – Allianz Faserbasierte Werkstoffe Baden-Württemberg e.V.

Röchling Engineering Plastics SE & Co. KG 

Mercedes-AMG GmbH 

KAUTEX TEXTRON GmbH & Co. KG 

Schöck Bauteile GmbH 

BMW AG 

REHAU Industries SE & Co. KG