Mit dem Baukastensystem können die Rezepturen der SMCs und BMCs individuell auf die vom Endprodukt geforderten Eigenschaften hin ausgelegt werden, zum Beispiel hinsichtlich des Brandverhaltens.

Bild: Lorenz Kunststofftechnik

„K wie Kunststoff und Klimaneutralität“ Flexible Rezepturen: Kunststoff-Eigenschaften individuell einstellen

20.07.2022

Bis 2050 soll Europa der erste klimaneutrale Kontinent werden. Auf dem Weg dorthin müssen 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 daher an Beliebtheit.

Je nach Rezeptur weisen faserverstärkte Kunststoffe vergleichbare Stoffeigenschaften 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 SMCs und BMCs nach einem Baukastenprinzip entwickelt. So kann stets das optimale Zusammenspiel aus gewünschten mechanischen Eigenschaften, Brandverhalten sowie nachhaltigen Aspekten erreicht werden. Auf der diesjährigen K-Messe in Düsseldorf präsentiert Lorenz Kunststofftechnik ihr umfangreiches Portfolio an umweltschonend produzierten Halbzeugen und Teilen.

Zwei Stellschrauben für die Klimaneutralität

„Die EU will bis 2050 vollständig klimaneutral werden“, weiß Peter Ooms, Geschäftsführer der Lorenz Kunststofftechnik. „Die Bundesrepublik hat sich dieses Ziel dagegen schon für 2045 gesetzt und Bayern möchte es sogar nochmal fünf Jahre früher erreichen, nämlich 2040. Damit dieses ambitionierte Vorhaben gelingen kann, muss jeder mit anpacken.“

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, zum Beispiel hinsichtlich der Zugfestigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit oder elektrischen Isolationsfähigkeit, dabei keinesfalls einbüßen. Zudem sollten sich die Materialien ressourcensparender als bspw. Metalle oder Legierungen herstellen und verarbeiten lassen.

Am Ende des Produktlebenszyklus sollten sie darüber hinaus relativ einfach aufzubereiten sein und gemäß dem Prinzip der Kreislaufwirtschaft der Herstellung neuer Produkte zugeführt werden. All diese Anforderungen können die faserverstärkten Kunststoffe von Lorenz Kunststofftechnik erfüllen.

Hohe Funktionsintegration mit effizienten One-Shot-Prozessen

„Composites verfügen gegenüber herkömmlichen Werkstoffen wie zum Beispiel Stahl- und Aluminiumlegierungen über eine ganze Reihe von Vorteilen“, erläutert Ooms. „Dies fängt schon bei der Produktion der Halbzeuge an, die oftmals deutlich weniger Energie und Ressourcen benötigt sowie CO2 freisetzt – besonders, wenn aufbereitete Sekundärrohstoffe aus Recyclingprozessen genutzt werden.“

Die Möglichkeit der Verarbeitung in One-Shot-Verfahren erlaubt darüber hinaus sehr kurze Zykluszeiten von wenigen Minuten sowie eine hohe Funktionsintegration. Denn mithilfe von Press- und Spritzgusstechniken lassen sich Composite-Bauteile ganz einfach in beliebiger Form anfertigen, auch in Verbindung mit metallischen Komponenten, die beispielsweise 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 stets den optimalen 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.

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.

Lorenz Kunststofftechnik stellt die nachhaltig produzierten Composite-Bauteile sowie die modular anpassbaren SMC- und BMC-Halbzeuge auf der K-Messe vom 19. bis 26. Oktober 2022 in Düsseldorf vor. Peter Ooms und seine Kollegen stehen in Halle 7a an Stand C35 für Fragen und Gespräche zur Verfügung.

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