Fachverlag x-technik
search
 

Schließen

PDF


Autoteile häkeln, stricken, sticken?

: Grabher Group


Composites gelten wegen ihrer extremen Belastbarkeit bei sehr geringem Gewicht als Werkstoffe mit Zukunft. Ihren Siegeszug bremsen langwierige Produktionsverfahren mit einem geringen Automatisierungsgrad, bei denen noch dazu sehr viel Abfall entsteht, und die ungelöste Frage der Entsorgung oder Rückführung in den Produktionsprozess. Da es sich bei Faserverbundwerkstoffen im Prinzip um Textilien handelt, sind diese Probleme am besten mit bewährten Methoden aus der Textilindustrie zu lösen, ist Günter Grabher, Leiter der Smart Textiles Plattform Austria, überzeugt. Autor: Ing. Peter Kemptner / x-technik

/xtredimg/2015/Kunststofftechnik/Ausgabe116/6496/web/IMAG0697.jpg
Einstiegsbild? Mit Methoden der Textilverarbeitung lassen sich tragfähige 3D-Strukturen erzeugen.

Einstiegsbild? Mit Methoden der Textilverarbeitung lassen sich tragfähige...

„Die Oma hat einen Container Stahlwolle gekauft und strickt jetzt einen Panzer.“ Was in einem uralten Witz den Versuch beschreibt, mit ungeeigneten Methoden ein Ziel zu erreichen, ist – umgemünzt auf heutige Materialtechnologien – gar nicht einmal so weit hergeholt. „Flugzeuge und Autos bestehen heute zu einem immer größeren Teil aus Composites“, sagt Günter Grabher. „Diese Faserverbundwerkstoffe sind im Prinzip nichts anderes als Textilien.“

Textilindustrie kann das

Günter Grabher ist Inhaber der Grabher Group. Fünf der sieben Unternehmen sind Textilbetriebe. Die haben in seiner Heimat Vorarlberg eine lange und stolze Tradition. Ihnen verdankt die Region einen Teil ihres Wohlstandes. „Wir haben das große Glück, dass im Umkreis von dreißig Kilometern auch heute noch sämtliche Technologien und Unternehmen zu finden sind, die für die Herstellung hochtechnologischer Faserverbundwerkstoffen notwendig sind“, freut sich der Leiter der Smart Textiles Plattform Austria. Seine Karriere hat der Träger mehrerer Innovationspreise mit einer Ausbildung an der HTL Dornbirn, Fachrichtung Stickereitechnologie, begonnen.

Trotz Produktionsverlagerungen in den Fernen Osten ist die Österreichische Textilindustrie sehr aktiv. Ihre gut 500 Unternehmen mit rund 20.000 MitarbeiterInnen decken die gesamte Wertschöpfungskette ab und erwirtschafteten 2013 über 2 Milliarden Euro Jahresumsatz. Die Branche verfügt über 175 Jahre konzentrierte Erfahrung in der großtechnischen Herstellung strukturierter Teile mit großer
/xtredimg/2015/Kunststofftechnik/Ausgabe116/6496/web/AC-01-2014-AUTOMOTIVE-SOYBEAN-FORD-01.jpg
Das 1941 von Henry Ford (verschränkte Arme) und Projektleiter Robert Boyer vorgestellte ‚Soya-Auto‘ war das erste Automobil mit einer Faserverbund-Karosserie aus nachwachsenden Werkstoffen. Bildnachweis: Ford Motor Company

Das 1941 von Henry Ford (verschränkte Arme) und Projektleiter Robert Boyer...

Festigkeit bei geringen Wandstärken. Mehr als die Hälfte davon sind keine Stoffe für Bekleidung, Möbel oder Bad- und Bettwaren, sondern technische Textilien, meist aus Kunstfaser.

Spannende Anwendungen für Textiles

So bringen es z. B. Betonfertigteile als Textilbeton unter Verwendung dreidimensionaler Glasfaserstrukturen mit nur halb so viel Masse auf die gleiche Festigkeit wie Stahlbetonteile. Nicht nur in der Medizin oder beim Arbeitsschutz, auch im Automobilbau kommen technische Textilien zum Einsatz, teilweise in Bereichen, in denen man sie nicht vermuten würde. „Dazu gehören z. B. auf klassischen Textilmaschinen gestickte Heizelemente für Autositze oder patentierte dreidimensionale Elektroden für neue Batteriesysteme“, sagt Günter Grabher. „Diese Metallfaser-Stickerei weist gegenüber klassischen Platten-Elektroden deutlich mehr aktive Fläche auf, sodass sie bei 40 % weniger Gewicht 60 % mehr Leistung bringt.“ Gerade die E-Mobilität ist auf solche Fortschritte bei den Energiespeichern angewiesen.

Vom Nischenprodukt zur Massenanwendung

Auch in anderen Bereichen des Automobilbaus sind Composites auf dem Vormarsch. Bisher beschränkt sich ihre Anwendung allerdings auf Nischenprodukte. Um die Eignung für den Massenmarkt zu erlangen, müssen die Preise für Produkte aus Faserverbundwerkstoffen deutlich sinken. Dem stehen die aktuellen Produktionsverfahren im Weg. Mit ihnen kann das Vormaterial nur flächig hergestellt werden. So entsteht beim Zuschnitt viel Abfall, in ungünstigen Fällen bis zu 70 %. Das starre Geflecht aus gleich großen Maschen muss man außerdem mühsam zwingen, die gewünschte
/xtredimg/2015/Kunststofftechnik/Ausgabe116/6496/web/IMG_4431.jpg
Bei textilen 3D-Strukturen fällt kein Verschnitt an und sie können bereits mit der gewünschten Wölbung hergestellt werden.

Bei textilen 3D-Strukturen fällt kein Verschnitt an und sie können bereits...

Form anzunehmen. Mit Technologien aus der Textilindustrie lässt sich in einem additiven Verfahren ein dreidimensionales Gebilde passender Größe bis 1.900 x 900 mm aus lastfallgerecht angeordneten Fasern ohne offene Enden an den Rändern erzeugen. In dieses können noch dazu im selben Arbeitsschritt zusätzliche Elemente eingearbeitet werden, etwa Spritzguss- oder Elektronikbauteile. Das eröffnet den Weg zur Massenproduktion von Bauteilen mit integrierter dezentraler Intelligenz.

„Viel gemeinsam hat ein Formteil aus glas- oder kohlefaserverstärktem Kunststoff – z. B. ein Kotflügel – mit einem Damen-BH“, sagt Günter Grabher. „Dieses in Großserie hergestellte und dadurch erschwingliche Spitzenprodukt mit bis zu 36 automatisch eingearbeiteten Bestandteilen und einem 3D-Geflecht ist in der Wäscheabteilung jedes Kaufhauses zu besichtigen.“

Zurück zur Natur

Auch zur bisher ungelösten Frage des Recycling von Faserverbundwerkstoffen kann Günter Grabher Ansätze aus der Textilbranche anbieten. Deren Forscher und Entwickler beschäftigen sich mit Biopolymeren aus nachwachsenden Rohstoffen, die einerseits biologisch abbaubar sind und andererseits all die Produktions-, Färbe-, Wasch- und Bügelprozesse überleben, denen Berufs- oder Schutzkleidung ausgesetzt ist. Als besonders erfolgversprechend gelten dabei z. B. Brennnessel-Fasern, deren Reißkraft diejenige von Glasfasern übertrifft, und das beim Gewicht
/xtredimg/2015/Kunststofftechnik/Ausgabe116/6496/web/1_-_start.jpg
(Gemeinsam mit nächstem Bild): Textile Kunststofffasern, in komplexen Mustern lastrichtig und mit gegenseitiger Unterstützung angeordnet, verbacken zu höchst belastbaren Formteilen.

(Gemeinsam mit nächstem Bild): Textile Kunststofffasern, in komplexen Mustern...

von Carbon. Auch die Herstellung von Carbonfasern aus dem Biowerkstoff Lignin, einem Abfallprodukt der Papier- und Zellstoffproduktion, ist aktuell Gegenstand der Werkstoff-Forschung.

Zur Beschleunigung des biologischen Abbauprozesses können Enzyme in den Faserverbund eingearbeitet werden. „Solche Enzyme sorgen im Waschmittel für die Beseitigung organischer Verschmutzungen“, sagt Günter Grabher. „Geweckt durch Feuchtigkeitszufuhr und eine Veränderung des pH-Wertes, erledigen sie als Biokatalysator die ‚Kompostierung‘ von Teilen aus Faserverbundwerkstoffen.“

Wissen gemeinsam nutzen

Faserverbundwerkstoffe aus nachwachsenden Werkstoffen sind an sich nichts Neues. Das erste Auto mit einer Faserverbund-Karosserie aus Hanf, Sisal und Weizenstroh entstand 1941 und auch Stoffe aus Brennesselfasern gab es auch bereits damals. In beiden Fällen handelt es sich um wiederbelebtes, altes Wissen, das zu neuen Verfahren und Produkten umgewandelt werden muss. Gleiches gilt für die bisher nur zur Herstellung von Textilien genutzten Produktionsprozesse.

„Die Anwendung von Methoden aus der Textilindustrie zur Herstellung von Faserverbund-Bauteilen könnte die Automatisierungslücke in der Leichtbautechnologie schließen“, sagt Günter Grabher. „Wenn beide Branchen miteinander sprechen, kann in Österreich etwas entstehen, das einen grundsätzlichen Methodenwechsel darstellt in der Art, Produkte herzustellen. Die Kombination bisher getrennt laufender Kompetenzen wäre die Chance, den Wirtschaftsstandort Österreich
nachhaltig zu stärken.“

Einstiegsbild? Mit Methoden der Textilverarbeitung lassen sich tragfähige 3D-Strukturen erzeugen.
Das 1941 von Henry Ford (verschränkte Arme) und Projektleiter Robert Boyer vorgestellte ‚Soya-Auto‘ war das erste Automobil mit einer Faserverbund-Karosserie aus nachwachsenden Werkstoffen. Bildnachweis: Ford Motor Company
Bei textilen 3D-Strukturen fällt kein Verschnitt an und sie können bereits mit der gewünschten Wölbung hergestellt werden.
(Gemeinsam mit nächstem Bild): Textile Kunststofffasern, in komplexen Mustern lastrichtig und mit gegenseitiger Unterstützung angeordnet, verbacken zu höchst belastbaren Formteilen.
Funktionale Teile wie Heizleiter oder Sensoren können auf das Gewebe gestickt werden.


Zum Firmenprofil >>



Im Gespräch

/xtredimg/2016/Kunststofftechnik/Ausgabe118/9392/web/Gerratt_05.jpgMit elektronischer Haut die Welt fühlen
Ehe Roboter sicher mit Menschen zusammenarbeiten können, brauchen sie bessere Möglichkeiten, die Welt um sich herum wahrzunehmen, als sie heute verfügbare Sensorik zur Verfügung stellt. Am Laboratory for Soft Bioelectronic Interfaces (LSBI) der École Polytechnique Fédérale de Lausanne arbeiten Aaron P. Gerratt und sein Team an einer Sensorik, die Berührungen elektronisch erfassbar macht. Im Unterschied zu anderen Ansätzen soll sich das Tast-Sensorium flächig über die Arme und Greifer von Robotern ziehen lassen und muss daher extrem dünn sein. Dadurch ist als die elektronische Haut auch dafür geeignet, Prothesen einen Tastsinn zu verleihen. Noch wurde längst nicht die letzte Etappe dieser Forschungsreise begonnen. Dennoch konnten die Schweizer Wissenschaftler im Rahmen der Materialerforschung bereits die praktische Eignung nachweisen. Autor: Ing. Peter Kemptner / x-technik
Interview lesen >>

Newsletter abonnieren