Textil und Partikelschaum – Warum diese neue Kombination zu mehr Nachhaltigkeit und Umweltschutz beiträgt

In unserer Zeit gewinnen die Themen Nachhaltigkeit und Leichtbau immer mehr an Bedeutung. Diese sind unabdingbar, um die gesteckten Klima- und Umweltziele erreichen zu können. Der Aspekt von Leichtbautechnologien ist es dabei, bei mindestens gleichbleibenden funktionalen Eigenschaften Gewicht, Material und damit Energie einzusparen.

Um den Leichtbau nachhaltig in unserer Gesellschaft zu etablieren, müssen Materialkombinationen neu, aber auch wirtschaftlich gedacht werden: Innovative Verfahren und Werkstoffe sollen den Weg für die Produkte unserer Zukunft ebnen. Genau hier setzt das im Oktober 2022 gestartete Projekt „GePaV – Entwicklung eines automatisierten, in den Webvorgang integrierten Prozesses zur Herstellung von Gewebe-Partikelschaum-Verbunden“ an. Gemeinsam mit den Firmen Indorama Ventures Mobility Krumbach GmbH & Co. KG, SCHRAML Metallverarbeitung GmbH & Co. KG, Collischan GmbH & Co. KG (Unterauftrag) sowie der Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) forscht das Institut für Materialwissenschaften (ifm) der Hochschule Hof an neuartigen Werkstoffen in der Kombination aus textilen Geweben und Partikelschäumen sowie der Prozesstechnik für eine wirtschaftliche Fertigung.

Vorteile der Werkstoffe neu kombiniert

Gewebe finden sich in unserem alltäglichen Gebrauch vor allem in Kleidung, Dekorationstextilien, aber auch in technischen Anwendungen wie beispielsweise Airbags im Automobil wieder. Partikelschäume sind dagegen zum Beispiel als Sohlen in Laufschuhen, für Dämmmaterialien, in zahlreichen Automobilanwendungen – z.B. im Stoßfänger, aber auch in Helmen zur Stoßabsorption bekannt. Diese bieten aufgrund ihrer äußerst geringen Dichte optimale Voraussetzungen, um für Leichtbauanwendungen herangezogen zu werden. Durch ihre hervorragende Formbarkeit können sie leicht zu Bauteilen mit komplexer Geometrie gefertigt werden. Der Werkstoff Textil zeichnet sich im Vergleich dazu durch seine Flexibilität, Individualisierbarkeit, die Kombination von Design und Funktion sowie die Möglichkeit der Verstärkung der Bauteile aus.

Warum also nicht die Vorteile beider Materialien kombinieren, um auf diese Weise einen neuartigen Werkstoff für den Leichtbau zu erschaffen? Das dachten sich die Forscher, als die Projektidee geboren wurde. „Zunächst mussten wir natürlich testen, ob die Idee Potential hat und umsetzbar ist“ erinnert sich Alexandra Luft, Forschungsgruppenleiterin am ifm. „Dafür wurden gemeinsam mit NMB Muster im Labormaßstab hergestellt, die wir potentiellen Partnern präsentiert haben.” Und weiter:

Die Resonanz und das Interesse waren so groß, dass in kürzester Zeit ein Konsortium gebildet und ein entsprechender Antrag im „Bayerischen Verbundforschungsprogramm – Materialien und Werkstoffe“ eingereicht werden konnte, der nun erfolgreich bewilligt wurde.“

Alexandra Luft, Forschungsgruppenleiterin

Prozesse neu verknüpft

Im Projekt übernehmen die Indorama Ventures Mobility Krumbach GmbH & Co. KG, Collischan GmbH & Co. KG und das ifm die Entwicklung von Web- und integrierten Füllprozess sowie entsprechender mehrlagiger Gewebe mit und ohne Abstandsfäden, Neue Materialien Bayreuth verantwortet die Aufbereitung der Partikelschäume und die Entwicklung des geeigneten Schäumprozesses, während SCHRAML Metallverarbeitung GmbH & Co. KG Werkzeuge zur Herstellung von 3D-Verbunden konstruiert. Am Ende des 30-monatigen Projekts soll ein innovativer in-situ Fertigungsprozess für Gewebe-Partikelschaum-Verbunde in einer wirtschaftlichen Prozesskette stehen. Die neuartig gefertigten Werkstoffe sollen im Automobil, im Sport und im Arbeitsschutz Anwendung finden und hierbei für geringeres Gewicht, weniger Energieverbrauch, aber auch für mehr Komfort und Sicherheit sorgen.

Danksagung

Das Konsortium dankt dem bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie für die Förderung des Forschungsvorhabens: „GePaV – Entwicklung eines automatisierten, in den Webvorgang integrierten Webprozesses zur Herstellung von Gewebe-Partikelschaum-Verbunde” unter dem Förderkennzeichen MW-2112-0020.