Nachhaltige Composites verbessern die CO2-Bilanz

Kunststoff und Klimaneutralität

Bis 2050 will Europa der erste klimaneutrale Kontinent werden. Auf dem Weg dorthin sollen alle EU-Staaten ihre Emissionen bereits bis 2030 um mindestens 55 Prozent gegenüber 1990 senken. Nachhaltiges Produktdesign ist ein zentraler Schritt, um diese Mammutaufgabe in den verschiedenen Industrien zu meistern. Als Alternative zu ressourcenintensiven Werkstoffen wie Metallen oder Legierungen gewinnen faserverstärkte Kunststoffe derzeit an Beliebtheit.
 Dank des Baukastensystems von Lorenz Kunststofftechnik können die Rezepturen der SMCs und BMCs individuell auf die vom Endprodukt geforderten Eigenschaften hin ausgelegt werden.
Dank des Baukastensystems von Lorenz Kunststofftechnik können die Rezepturen der SMCs und BMCs individuell auf die vom Endprodukt geforderten Eigenschaften hin ausgelegt werden.Bilder: LORENZ Kunststofftechnik GmbH

„Die Bundesrepublik Deutschland will bereits 2045 klimaneutral sein und Bayern möchte es sogar nochmal fünf Jahre früher schaffen, nämlich 2040“, weiß Peter Ooms, Geschäftsführer von Lorenz Kunststofftechnik. Industriebetriebe können hierbei vor allem an zwei Stellschrauben drehen: den Produktionsprozessen und dem Produktdesign. Während sich für ersteres etwa der Umstieg auf grüne Energie sowie die Optimierung interner Abläufe lohnt, setzt der zweite Aspekt schon bei der Wahl der einzelnen Materialien an. So suchen Entwickler intensiv nach Möglichkeiten, das Gewicht von Bauteilen und Produkten zu reduzieren, um beim Transport oder auch während der Nutzungsphase CO2 einzusparen. Allerdings dürfen diese ihre je nach Anwendungsbereich erforderlichen Stoffeigenschaften, z.B. hinsichtlich der Zugfestigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit oder elektrischen Isolationsfähigkeit, dabei keinesfalls einbüßen. Am Ende des Produktlebenszyklus‘ sollten sie darüber hinaus relativ einfach aufzubereiten sein und gemäß dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft der Herstellung neuer Produkte zugeführt werden. Diese Anforderungen können faserverstärkte Kunststoffe erfüllen.

Je nach Rezeptur weisen faserverstärkte Kunststoffe vergleichbare Stoffeigenschaften wie Metalle auf, lassen sich allerdings effizienter produzieren sowie recyceln, verfügen über eine geringere Dichte und setzen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg weniger CO2 frei – besonders, wenn sie auf natürlichen oder Sekundärrohstoffen basieren. Damit die unterschiedlichsten Anwendungen von der besseren Ökobilanz der Composites profitieren können, hat Lorenz Kunststofftechnik ihre Werkstoffe aus SMC (Sheet Moulding Compound) und BMC (Bulk Moulding Compound) nach einem Baukastenprinzip entwickelt. So kann das geeignete Zusammenspiel aus mechanischen Eigenschaften, Brandverhalten sowie nachhaltigen Aspekten erreicht werden.

 Die Verarbeitung im One-Shot-Verfahren erlaubt sehr kurze Zykluszeiten von wenigen Minuten sowie eine hohe Funktionsintegration.
Die Verarbeitung im One-Shot-Verfahren erlaubt sehr kurze Zykluszeiten von wenigen Minuten sowie eine hohe Funktionsintegration.Bild: LORENZ Kunststofftechnik GmbH

Hohe Funktionsintegration mit effizienten One-Shot-Prozessen

„Composites verfügen gegenüber herkömmlichen Werkstoffen wie z.B. Stahl- und Aluminiumlegierungen über eine ganze Reihe von Vorteilen“, erläutert Ooms. „Dies fängt schon bei der Produktion der Halbzeuge an, die oftmals weniger Energie und Ressourcen benötigt – besonders, wenn aufbereitete Sekundärrohstoffe aus Recyclingprozessen genutzt werden.“ Die Möglichkeit der Verarbeitung in One-Shot-Verfahren erlaube darüber hinaus sehr kurze Zykluszeiten von wenigen Minuten sowie eine hohe Funktionsintegration. Denn mithilfe von Press- und Spritzgusstechniken lassen sich Composite-Bauteile in beliebiger Form anfertigen – auch in Verbindung mit metallischen Komponenten, die bspw. umspritzt werden. Dies reduziert die Anzahl notwendiger Einzelteile und somit einerseits den Zeitaufwand für nachfolgende Fertigungs- oder Montageschritte sowie andererseits das Gesamtgewicht der Endprodukte. Last, but not least: Durch die Möglichkeit zur Funktionsintegration lassen sich auch Energieressourcen einsparen.

Darüber hinaus können die Rezepturen der SMCs und BMCs individuell auf die vom Endprodukt geforderten Eigenschaften hin ausgelegt werden. „Hierfür haben wir ein Baukastensystem entwickelt, bei dem sich alle Komponenten flexibel zusammenstellen lassen“, berichtet Ooms. „In enger Abstimmung mit dem Anwender finden wir den passenden Kompromiss zwischen den jeweils benötigten Stoffeigenschaften wie Duktilität, Dichte oder Feuerbeständigkeit auf der einen sowie Nachhaltigkeitsaspekten auf der anderen Seite.“ Dies betrifft sowohl die Wahl der zur Verstärkung der mechanischen Eigenschaften verwendeten Fasern als auch die jeweiligen Harze und Füllmittel, die etwa das Brandverhalten entscheidend beeinflussen. So kann statt der klassischen Materialien wie Carbon- oder Glasfasern auch auf natürlich Rohstoffe wie etwa Flachs oder andere regionale Fasern zurückgriffen werden. Diese bergen den zusätzlichen Vorteil, dass sie auf natürliche Weise CO2 aus der Atmosphäre binden. Vor allem bei Füllmitteln und Harzen bieten sich neben pflanzlichen Anteilen, sogenannten Bioharzen, oftmals auch Restwertstoffe aus anderen Industrien an.

 Mithilfe von One-Shot-Verfahren lassen sich Composite-Bauteile ganz einfach in beliebiger Form anfertigen.
Mithilfe von One-Shot-Verfahren lassen sich Composite-Bauteile ganz einfach in beliebiger Form anfertigen.Bild: LORENZ Kunststofftechnik GmbH

Bessere Ökobilanz dank Kreislaufwirtschaft

Schon seit vielen Jahren legt Lorenz Kunststofftechnik Wert auf eine umweltschonende Produktion. Mit den eigenen Recyclinganlagen zerkleinert der Betrieb das Material ausgedienter Produkte schonend, sodass die darin enthaltenen Fasern möglichst gut erhalten bleiben. Die auf diese Weise gewonnenen Rezyklate sind von hoher Qualität und können im nächsten Schritt einfach als Ausgangsstoff für neue Halbzeuge verwendet werden. Auch Produktionsabfälle von SMC und BMC führt der Betrieb wieder zurück in den Rohstoffkreislauf. So sinkt der Entsorgungsaufwand, die Umwelt wird nicht durch industrielle Abfallstoffe belastet und zugleich werden weniger Primärressourcen benötigt. „Auf Wunsch liefern wir die Ökobilanz unserer Produkte und Halbzeuge inklusive aller Nachweise gleich mit – und der Aufwand für eine zusätzliche Lebenszyklusanalyse entfällt für unsere Kunden“, so Ooms abschließend.

www.lomix.de

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