BioForCE
Das Projekt untersucht die Anwendungsmöglichkeiten von Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) für neue ressourcen- und umweltschonende Konstruktionen, entsprechend den Prinzipien des Material und Strukturleichtbaus. Grundsätzlich bieten Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen ein großes Potential für eine sehr gute Bilanz im „Life Cycle Assessment“ LCA und in ihrer qualitativen Umweltwirkung. Die bisher maßgeblichen eingesetzten Holzwerkstoffe basieren dabei allerdings auf einer im globalen Maßstab nicht ausreichenden und nur langsam nachwachsenden Ressource. Hier bieten Verbundwerkstoffe aus schnell nachwachsenden Rohstoffen, die sogenannten Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) eine Alternative mit hohem Entwicklungspotential.
Der Schwerpunkt des Vorhabens besteht in der grundsätzlichen Untersuchung der Einsatzmöglichkeiten von Stabelementen aus NFK, als tragende Konstruktionselemente im Bauwesen. Ausgangspunkt ist die Herstellung von biologisch basierten Profilen durch Pultrusion, da das Verfahren die Fabrikation von beliebigen Stablängen mit unterschiedlichsten Querschnittsformen in Verbindung mit langen Fasern ermöglicht. Der Einsatz von langen Fasern ermöglicht eine hohe Tragfähigkeit dieser Halbzeuge. Als Basis dienen schnell nachwachsende Hanf- und Flachsfaser in Kombination mit biobasierten Harzen. So entstehen tragfähige, vollständig recyclefähige Strukturelemente aus schnell nachwachsenden Rohstoffen.
Durch die Verbesserung der Faserimprägnierung und die Reduktion der Fertigungseigenspannungen sollen die mechanischen Eigenschaften optimiert werden und damit leistungsstarke, vollständig recyclefähige Stabelemente aus Faserverbundwerkstoffe entwickelt werden. Die Entwicklung der Querschnitte, die Optimierung ihrer Steifigkeit- und Festigkeitskennwerte und die Untersuchung von Fügungsmöglichkeiten sollen sich in einem interaktiven Prozess mit der Entwicklung ihrer Anwendung in geeigneten Konstruktionssystemen vollziehen. Basis sind die Herstellung und experimentelle Analyse von Werkstoff- und Querschnittsvarianten. Diese physischen Tests liefern die notwendigen Kennwerte zu Formulierung geeigneter Materialgesetze für anschließende numerischer Untersuchungen. Mit Hilfe der FEM sollen die gewonnenen Erkenntnisse zur Analyse und Optimierung von Gesamtsystemen, Einzelstäben und Knotenelemente genutzt werden.
Ansprechpartner: Christoph Gengnagel, Elisa Lafuente-Hernandez
Kooperationspartner: Faserinstitut Bremen (FIBRE) e.V.
Förderung: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe - Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV)