JB-LowCarboVan – Naturfasermaterialien für Leichtbau-Strukturanwendungen

Dauerhafte, naturfaserverstärkte Kunststoffe als nachhaltige Leichtbaukomponenten in Fahrzeugen

Im Projekt LowCarboVan werden umweltfreundliche Leichtbaulösungen für den Nutzfahrzeugsektor erarbeitet. Hierbei fokussieren wir uns auf den Ersatz von glasfaserverstärkten Kunststoffen durch naturfaserverstärkte Kunststoffe. Es werden Lösungen erarbeitet für die Reduzierung der Feuchteaufnahme und Gewichtseinsparungen durch die Nutzung von Leichtbaumethoden in der Auslegung. Das Projekt adressiert das Thema der nachhaltigen Mobilität und trägt dazu bei, den CO₂-Fußabdruck im Transportsektor zu verringern.

Wohnmobil-Rückwand Naturfaserverstärkte Rückwand

Warum geschäumte, naturfaserverstärkte Kunststoffe?

Im Rahmen des Projektes LowCarboVan erforschen wir nachhaltige Lösungen, um den CO₂-Ausstoß in mobilen Anwendungen zu reduzieren. Beispielhaft wird hierbei eine äußere Strukturkomponente, die Rückwand eines Reisemobils betrachtet. Das Projekt wird gefördert über das Technologietransfer-Programm Leichtbau des BMWK.

Unser Ansatz besteht darin, glasfaserverstärkte Kunststoffe durch geschäumte, naturfaserverstärkte Kunststoffe zu ersetzen. Dabei werden drei wesentliche Effizienzsteigerungen durch den Leichtbau mit Naturfasern erzielt:

Reduktion des Treibstoffverbrauchs durch Leichtbau
Reduktion des Materialaufwandes durch geschäumte Matrixstrukturen
Verbesserung des CO₂ Fussabdrucks durch die Verwendung von Naturfasern

Gleichzeitig bieten die Naturfasermaterialien eine gute Wärmeisolierung und Schalldämmung, was den Komfort des Wohnmobils weiter verbessert.

Ein wichtiger Aspekt bei der Optimierung der Naturfasern ist die Reduzierung ihrer Feuchteaufnahme. Denn je weniger Feuchtigkeit die Naturfasern aufnehmen, desto besser sind sie für den Einsatz in mobilen Anwendungen geeignet. Durch die am Fraunhofer LBF entwickelten Lösungen können Naturfasern so behandelt werden, dass ihre Feuchtigkeitsaufnahme minimiert wird.

naturfaserverstärkte Kunststoffe für Wohnmobile — Mechanische Prüfung von Sandwichproben

Potential für den Leichtbau

Darüber hinaus bietet die Verwendung von Naturfaserverbundwerkstoffen ein großes Potenzial für den Leichtbau. Durch eine genaue Lastanalyse, Vermessung und angepasste Bauteilauslegung können Gewichtseinsparungen erzielt werden, ohne die Stabilität oder Funktionalität der Bauteile zu beeinträchtigen. Im Rahmen des Projektes haben wir ein Reisemobil mit Sensorik ausgestattet. Dies ermöglichte es, bei Fahrversuchen auf der Teststrecke die Beanspruchungen der Materialien im Fahrzeug unter verschiedenen, auch extremen, Fahrmanövern zu erfassen. Weiterhin wurden auf Probenebene die mechanischen Materialeigenschaften detailliert charakterisiert. Diese Daten wurden in der Optimierung der Bauteile mittels Finite-Elemente Simulation berücksichtigt.

Homogene Fertigung von Vliesmatten aus Flachsfasern

Für die finalen Naturfasermaterialien entwickelten die Projektpartner Verfahren, die eine homogene Fertigung von Vliesmatten aus Flachsfasern ermöglichen. Diese werden im weiteren als Deckschicht in einem Sandwichaufbau verwendet, der für die Fahrzeugkomponente eingesetzt wird.

Leichtbaupotential von Naturfaserwerkstoffen steigern und großflächig Ressourcen einsparen

Das Projekt LowCarboVan zeigt innovative Lösungen auf, die den Anforderungen moderner Mobilität gerecht werden und gleichzeitig den CO₂-Fußabdruck reduzieren. Die am LBF entwickelten Methoden hinsichtlich der mechanischen Materialuntersuchung, der Vermessung von Beanspruchungsdaten im Betrieb, der Minimierung der Feuchteaufnahme und der Bauteilauslegung bieten vielfache Anknüpfungspunkte, um das Leichtbaupotential von Naturfaserwerkstoffen anzuheben. Damit können deren nachhaltige Eigenschaften auch in strukturell anspruchsvolle Anwendungen einfließen zu lassen, um großflächig Ressourcen einzusparen.