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Wachstumskern thermoPre geht in die zweite Runde

Nach erfolgreich abgeschlossenem Wachstumskern thermoPre startete thermoPre plus mit dem Ziel, ressourcenschonende und flexible Fertigungstechnologien für verschiedene Kundenbedürfnisse zu entwickeln

Durch die wachsende Bedeutung einer nachhaltigen Energie- und Ressourcenschonung nimmt der Stellenwert des Leichtbaus weltweit stetig zu. Vor allem thermoplastische Faserverbundwerkstoffe, wie z. B. mit Glas- oder Carbonfasern verstärkte Strukturen, zählen zu den zukunftsweisenden Werkstoffen, da sie ein hohes Potential für einen bezahlbaren Leichtbau bieten. Viele Industriezweige, insbesondere die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt, haben die Leichtbauentwicklung in den letzten Jahren intensiv, allerdings oftmals getrennt voneinander, vorangetrieben. So wurden die Thermoplaste beispielsweise für die Fertigung crashrelevanter Bauteile in Fahrzeugen oder für die Innenverkleidung von Schienenfahrzeugen genutzt. Doch die Anforderungen an den modernen Leichtbau können nur schwer innerhalb einer Branche beantwortet werden. Genau hier setzte der von 2012 bis 2015 an der Technischen Universität Chemnitz bestehende Wachstumskern thermoPre an, denn er bot einen interdisziplinären Austausch zwischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen unterschiedlicher Branchen.

Neues regionales Bündnis bildet die gesamte Wertschöpfungskette von der Faser bis zum Bauteil ab

Am 1. Oktober 2018 startete das Nachfolgeprojekt thermoPre plus, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative „Unternehmen Region“ gefördert wird. Bei thermoPre plus handelt es sich um ein Bündnis von 24 Unternehmen und drei Forschungseinrichtungen, die die gesamte Wertschöpfungskette von der Faser bis zum Bauteil abbilden. Ihr Ziel ist es, die Einsatzfelder von endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Halbzeugen deutlich zu erweitern. Das Projekt mit dem regionalen Fokus auf dem Raum Chemnitz und Südwestsachsen wurde erneut von der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK) der TU Chemnitz initiiert und läuft bis Ende 2021.

„ThermoPre ist es in der ersten Förderphase mit einer sogenannten einstufigen Direktverarbeitung gelungen, eine Großserientechnologie für die Herstellung endlosfaserverstärkter, thermoplastischer Halbzeuge zu entwickeln und damit die Akzeptanz und Rentabilität von Faserverbundwerkstoffen, vor allem im Vergleich zu klassischen Materialien, wie Metall, zu erhöhen“, erklärt Prof. Dr. Wolfgang Nendel, stellvertretender Leiter der Professur SLK und Vorstandmitglied des thermoPre e. V. „Die bisher separierten Einzelprozesse zur Herstellung der Halbzeuge wurden dafür in einer Stufe, der Fachmann spricht von 'in einer Wärme', zusammengefasst. So ist es gelungen, den gesamten Prozessablauf effektiver zu gestalten. Im Ergebnis konnten geringere Kosten, eine beträchtliche Energieeinsparung um bis zu 60 Prozent und eine höhere Produktivität erreicht werden“, so Nendel weiter.

Ehrgeizige Ziele: Neue modulare Fertigungstechnologien sowie hocheffiziente und flexible Anlagenkonfigurationen

Der Wachstumskern thermoPre plus zielt nun darauf ab, neue modulare Fertigungstechnologien zu entwickeln, mit denen die Produktion der Verbundstoffe noch kostengünstiger sowie material- und energieeffizienter realisiert werden soll. Zudem wollen die Beteiligten hocheffiziente und flexible Anlagenkonfigurationen schaffen, die wahlweise als durchgängige und ressourcenschonende Prozessketten oder als einzelne Anlagen auf unterschiedliche Kundenbedürfnisse zugeschnitten werden können. Gemeinsam planen die Partner eine signifikante Erweiterung und Diversifizierung der Einsatzfelder von thermoplastischen Faserkunststoffverbundstoffen. Besonders hilfreich für das Gelingen des Vorhabens sind auch erfolgreiche Kooperationen der vergangenen Jahre. „Die bereits über eine lange Zeit andauernde Zusammenarbeit der involvierten Partner vielfältiger Branchen führt heute zu einem stabilen Netzwerk – mit allen erforderlichen Kompetenzen und mit Erfahrungen aus allen Stufen der Wertschöpfung“, erklärt Nendel.

Thermoplastische, faserverstärkte Halbzeuge sind Zukunftsmarkt mit hohem Wachstumspotential

Relevant für das thermoPre-Bündnis war und ist insbesondere der Wachstums- und Zukunftsmarkt der thermoplastischen, faserverstärkten Halbzeuge mit einem branchenbezogenen Wachstum von ca. 20 Prozent. „Es gibt momentan hohe Zuwächse in den Anwendungssegmenten Automotive, Luftfahrt, Windenergie sowie Maschinen- und Anlagenbau. Auf genau diese Märkte schneiden wir daher unsere Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zu“, beschreibt Ellen Harzendorf, Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Projekt, die Bestrebungen und fügt hinzu: "Derzeit behindern noch immer die hohen Kosten für thermoplastische und endlosfaserverstärkte Halbzeuge, resultierend aus einer zu geringen Produktivität und einem niedrigen Automatisierungsgrad, den großflächigen und branchenübergreifenden Einsatz." Auch der hohe Verschnittanteil, z. B. bei preisintensiven carbonfaserverstärkten Halbzeugen, in der Bauteilfertigung sei ein Problem. „Dieser Herausforderung wollen wir uns nun stellen und erwarten von thermoPre plus einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Einsatzbreite von Faserverbundwerkstoffen“, so Harzendorf.

Homepage des Projektes thermoPre: www.thermopre.de

Weitere Informationen: Ellen Harzendorf, Telefon 0371 531-38381, E-Mail ellen.harzendorf@mb.tu-chemnitz.de

(Autoren: Ellen Harzendorf, Mario Steinebach)

Mario Steinebach
25.11.2018

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