Ein europäisches Projekt zur Förderung des Einsatzes von Bio-komposit Materialien für strukturelle Anwendungen

"BioStruct" - ein neues europäischen Projekt - setzt sich zum Ziel fortschrittliche Technologien für die Herstellung von Verbundwerkstoffteilen aus Biomaterialien zu entwickeln. Das Projekt startete im Januar 2024 und zielt darauf ab, technische Probleme bei der Verwendung von biologischen Verbundwerkstoffen zu lösen, um deren Einsatz in strukturellen Anwendungen zu ermöglichen.

Verbundwerkstoffe sind weit verbreitet und in zahlreichen technischen Anwendungen von entscheidender Bedeutung, da sie für ihre leichten Eigenschaften und ihre hohe Leistung geschätzt werden. Beim Recycling von konventionellen Faserverbundwerkstoffen aus Glas- oder Carbonfasern bestehen jedoch anhaltende wirtschaftliche und technische Herausforderungen. Darüber hinaus werden etwa 80 % aller Carbonfasern außerhalb Europas produziert, wobei etwa die Hälfte der restlichen 20 % unter ausländischen Lizenzen hergestellt wird, was eine echte Herausforderung für die strategische Autonomie darstellt. Die Verwendung von Biomaterialien (Naturfasern und biobasiertes Harz) für solche Verbundwerkstoffe wird als mögliche Lösung angesehen, es gibt jedoch Probleme hinsichtlich ihrer Eignung für strukturelle Anwendungen. Naturprodukte wie Naturfasern weisen eine höhere Variabilität in Bezug auf Abmessungen, Gewicht und Aussehen auf. Daher ist Präzision beim Umgang mit Geweben aus Naturfasern entscheidend, insbesondere beim Lay-up und Drapieren von Composite-Teilen. Darüber hinaus ist ein tieferes Verständnis der mechanischen Eigenschaften von Naturfasern und Harzen notwendig, um Strukturbauteile präzise zu entwerfen und deren Einsatz in strukturellen Anwendungen zu ermöglichen.

Das Projekt BioStruct zielt darauf ab, Bioverbundwerkstoffe für strukturellere Anwendungen zu entwickeln, indem technologische Herausforderungen im Zusammenhang mit der Herstellung von Strukturbauteilen angegangen werden. Zu den wichtigsten Zielen des BioStruct-Projekts gehören:

- Entwicklung eines präzisen Drapierungsprozesses zur Kontrolle der Faserorientierung

- Erstellen von Materialmodellen zur Erfassung der natürlichen Variabilität

- Integration nanostrukturierter biobasierter Sensoren zur Lastüberwachung

Die Auswirkungen von BioStruct gehen über die ökologische Nachhaltigkeit hinaus. Durch die verstärkte Verwendung von Bio-Verbundwerkstoffen in Strukturbauteilen zielt die Initiative darauf ab, die Abhängigkeit von herkömmlichen Kohlenstoff- und Glasfaserverbundwerkstoffen zu verringern und so den Weg für eine grünere, widerstandsfähigere Zukunft zu ebnen.

Die Wirkung von BioStruct wird anhand von zwei Vorzeige-Anwendungsfällen demonstriert: der Herstellung eines 6 m langen Elektroboots und der Herstellung von Rotorblättern für Windenergieanlagen, beide unter Verwendung von Naturfasern und biobasierten Harzen.

Das BioStruct-Projekt zielt darauf ab, mehrere Ergebnisse zu erzielen, wie z. B. eine Steigerung der Produktivität, die Sicherstellung einer gleichbleibend hohen Qualität in der hochpräzisen Fertigung, die Förderung der strategischen Unabhängigkeit der verarbeitenden Industrie in der EU und die Verringerung der Treibhausgasemissionen. Durch die Fokussierung auf den Bootsbau und die Windenergie zielt das Projekt direkt auf 25 % des aktuellen Marktes ab, wobei der Anteil der potenziellen Anwendungen in den Bereichen Sportausrüstung und Automobil voraussichtlich auf 45 % steigen wird. Angesichts des prognostizierten Wachstums des Marktes für Bioverbundwerkstoffe sieht das Konsortium bis 2030 ein Marktpotenzial von rund 100 Millionen Euro, was zu einer deutlichen Reduzierung der Treibhausgase führen wird, die auf 2,5 bis 4,3 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr geschätzt werden.

BioStruct verfügt über ein Gesamtbudget von mehr als 8 Millionen Euro und wird von der Europäischen Union im Rahmen des Programms Horizon Europe unter dem Thema HORIZON-CL4-2023-TWIN-TRANSITION-01-02 kofinanziert. BioStruct startete am 1. Januar 2024 und soll im Dezember 2026 abgeschlossen sein.

PROFACTOR übernimmt im Projekt nicht nur die Projektkoordination, sondern auch die Adaptierung einer bestehenden Roboterzelle für die Realisierung des Drapier-Prozesses mit einem im Projekt speziell entwickelten Greifer. Für die Prüfung der Faserrichtungen und somit der Qualität der verwendeten Bio-Komposite wird ein bestehender Karbonfaserwinkelsensor (F-Scan) adaptiert.

An der öffentlich-privaten europäischen Partnerschaft, die von Profactor koordiniert wird, sind 10 Organisationen beteiligt: Profactor (Österreich), Abele Ingenieure (Deutschland), Amura (Spanien), Bladeworks (Italien), cidetec (Spanien), ENGINSOFT (Italien), IDEKO (Spanien), LUMOSCRIBE (Zypern), NOMA Resins (Polen) und Techtera (Frankreich).

Erfahren Sie mehr über BioStruct:

BioStruct Webseite: https://www.biostruct-project.eu

Biostruct LinkedIn-Profil: https://www.linkedin.com/company/biostructproject

Für Medienanfragen oder weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:

Kommunikationskontakt: CLeclaire@techtera.org 
Projektkoordinatorin: Daniela Kirchberger, Daniela.Kirchberger@profactor.at

Petra  Mayer-Hejna, MSc
Head of Research Communication
Upper Austrian Research GmbH
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