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Reparaturen von Faserverbunden sind knifflig

Aber auch die Lebensdauer von Leichtbau-Werkstoffen ist ein wichtiger Faktor zur Nachhaltigkeit. Das zeigen Forschungsarbeiten an der Universität Dresden und bei der csi entwicklungstechnik GmbH. Im Reparaturfall, ist ein Schade aber nicht so einfach zu beheben, wie bei klassischen Werkstoffen. Die Dresdner entwickelten deshalb einen Reparaturprozess, bei dem ein speziell gefertigtes, textiles Pflaster die Schadensstelle verschließt.

Der betreffende Bereich wird dann unter Vakuumeinfluss neu mit Matrixharz infiltriert. Das klappt zwar, aber Patch und Harz bilden keinen perfekten Verbund, so dass die Zug- und Biegefestigkeit um 40 beziehungsweise 20 Prozent schlechter sind. „Das zeigt aber, dass Reparaturen im Prinzip möglich sind. Das lohnt sich bei teuren Teilen lohnt durchaus“, schlussfolgert David Hoffmann vom Dresdner Institut für Textile Hochleistungswerkstofftechnik. Er glaubt, dass sich die Verbundmechanik durch verbesserte Depolymerisation und maßgeschneiderte 3D-Patches noch deutlich verbessern lässt. Und csi entwicklungstechnik untersuchte, ob faserverstärkte Metallrohre eines Überrollkäfigs aus dem Motorsport nach einem Crash schnell und einfach reparabel sind. Doch auch dieser der Metall-Faser-Verbund blieb nach der Reparatur geschwächt. Das Überlaminieren und Aufkleben einer Carbonplatte konnte nur 70 bis 80 Prozent der ursprünglichen Festigkeit wiederherstellen.

Bei Reparatur und Recycling gilt das Mitdenken!

Auch das Recycling ist bei vielen Werkstoffverbunden noch eine ungelöst. Denn Material und Produkte werden primär so entwickelt, dass sie bestimmte technische Anforderungen erfüllen und möglichst viele Funktionen übernehmen können. Die Rückgewinnung der verschiedenen Stoffe spielt in der Regel in der Phase der Materialauswahl und Produktentwicklung (noch) keine Rolle. Wissenschaftler am Sächsischen Textilforschungsinstitut in Chemnitz haben im Rahmen eines AiF-Projektes aber gezeigt, dass sich teure Carbonfasern aus Gewebe- und Gelegeresten – in der Regel aus Produktionsabfällen – erneut zur Verstärkung in Composites nutzen lassen. „Für das Recycling wichtig sind aber stets saubere, sortenreine Abfälle“, betont Marcel Hofmann, Leiter des Zentrums für textilen Leichtbau in Chemnitz. In der Realität allerdings werden Reste und Faserabfälle aber nur selten sauber getrennt und gesammelt. Noch schwieriger ist ein wirtschaftliches Recycling bei Post-Consumer-Abfällen, weil sie meist verunreinigt und mit Störstoffen vermischt sind, so der Textilexperte.

Trotz aller Hürden, geht es ohne Leichtbau nicht

Anders gesagt, der Leichtbau tut sich unter verschiedenen Aspekten immer noch schwer. Das gilt nicht nur für Reparatur und Recycling, sondern auch für Phasen, die schon viel früher in der Wertschöpfungskette ablaufen. „Die nach wie vor eher traditionellen Denkansätze im Maschinenbau beschleunigen nicht gerade das Umdenken“, hat Wulfram Schmucker festgestellt. Seiner Meinung nach, eines der Hauptprobleme. Es fehle zudem häufig in der Industrie an Fachpersonal, um kurzfristig Innovationen zu realisieren. Der Leichtbau setzt nicht zuletzt Interdisziplinarität voraus, weil die Fragen oft ganz unterschiedliche Fachgebiete berühren. Auch müssen außer den etablierten Kennwerten Kosten, Energie- oder Rohstoffaufwand in die Betrachtung mit einfließen. „Die Beharrungskräfte im Leichtbau sind groß“, kritisiert auch Rother. Mittelfristig haben Fahrzeug- und Anlagenbau aber gar keine Wahl, denn Klima- und Effizienzziele sind ohne smarte, vor allem aber material- und energiesparende Produkte nicht zu erreichen.

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