Abfallmanagement Leichte Elektro-Abfallflitzer entmüllen Parks und Passagen

Viele Kommunen denken über den Einsatz spezieller Abfallbeseitigungsfahrzeuge nach. Doch deren Kapazität ist begrenzt. Dresdener Forscher wollen das Problem bald mittels Leichtbau lösen.

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Fraunhofer IWS Dresden

Um die Stadtluft zu verbessern und die Umwelt zu schonen, möchten besagte Kommunen für ihre Parks und Fußgängerpassagen diese neuen Fahrzeuge anschaffen. Doch die haben schwere Akkus oder Brennstoffzellen an Bord und können deshalb meist weniger Abfälle abtransportieren als klassische Mülltransporter mit Verbrennungsmotor, sagen die Experten des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden. Ein Projektteam aus Forschung und Industrie will das Kapazitätsproblem nun mit Leichtbaukonstruktionen ändern. Das IWS entwickelt dafür neuartige Fügezangen, heißt es genauer.

Faserverbund-Leichtbau ersetzt schwere Stahlaufbauten

Insgesamt haben sich dazu sechs mitteldeutsche Forschungseinrichtungen und Unternehmen im Verbund „UTILITAS“ (Ultraleichte Aufbaustrukturen für Nutzfahrzeuge im kommunalen Servicebetrieb) zusammengetan. Sie wollen aus Leichtmetallen und Faserverbundkunststoffen bessere Sammelbehälter konstruieren, welche die schweren Stahlaufbauten klassischer Müllwagen ersetzen und nur rund ein Drittel wiegen. „Diese neue Generation elektrischer Fahrzeuge wäre in der Lage, ähnlich viel Abfall pro Fahrt zu transportieren wie ein klassisches Kleinmüll-Fahrzeug“, sagt Annett Klotzbach, die am IWS Dresden die Gruppe Kleben und Faserverbundtechnik leitet.

Metall-Kunststoff-Materialmix in Sekundenschnelle

Der Verbund will nachhaltige und günstige Alternativen schaffen, die den Kommunen dabei helfen, ihre Klimaschutzziele mit den lokal verfügbaren Ressourcen zu erfüllen. „Deshalb entwickelt der Verbund nicht nur den Behälter, sondern auch praxisnahe Fertigungstechnologien dazu“, merkt die Ingenieurin an. Wichtig dabei sei, dass man die neuen Aufbauten auch in Kleinserien rentabel bauen und in Werkstätten vor Ort zügig wieder reparieren könne. Um das zu gewährleisten, setzen die Projektpartner auf Behälterkonstruktionen aus Aluminiumgerüsten und glasfaserverstärkten Thermoplastplatten. Damit diese Materialien so zuverlässig wie ein Stahlaufbau eingesetzt werden können, testet man verschiedene Verbindungsmethoden, wie Pressen, Schrauben und Kleben.

Zum Einsatz kommt auch die neuartige Fügetechnologie „Heatpresscool-integrativ“ (HPCi), die das IWS entwickelt hat. Die funktioniert so: Ein Laser raut die Aluminiumbauteil-Oberfläche zunächst auf. Dabei entstehen winzige „Gräben“ im Metall, die schmaler als eine Stecknadel und nur etwa 200 µm tief sind. Dann presst man mit einem Werkzeug das zu fügende Kunststoffteil an die Aluminiumstrebe und erwärmt das Metall kurz. Der Thermoplast schmilzt dabei an, fließt in die per Laser geformten Gräben und verankert sich dort beim Erkalten im Aluminiumbauteil. Nach wenigen Sekunden sind Aluminium und Verbundkunststoff dauerhaft und fest verbunden.

Lasergefügter Materialmix hält eine Menge aus

Wie gut ein so gefügter Leichtbaubehälter im Vergleich zu geschraubten oder geklebten Pendants langfristig hält, wollen die IWS-Ingenieure im Zuge der Entwicklungskooperation mit den anderen Partnern genau ermitteln. Denn der Behälter muss später im täglichen Einsatz hohe Belastungen aushalten, die etwa wirken, wenn die Fahrzeugmechanik den gesammelten Müll zusammenpresst. In bisherigen Experimenten, heißt es, zeigten sich die HPCi-gefügten Aufbauten dabei als sehr stabil und vor allem viel leichter zu reparieren als geklebte Konstruktionen. Messungen haben ergeben, dass die HPCi-Verbindungen Zugkräfte aushalten, die dem Druck eines Hydraulikarms mit bis zu 25 MPa entsprechen, betonen die Projektbeteiligten.

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