Industrie & Technik

<p>Die Industrievereinigung AVK Verst&auml;rkte Kunststoffe hat w&auml;hrend des Composites-Kongresses Mitte September in Stuttgart drei Innovationspreise vergeben:</p>
<p>In der Kategorie &bdquo;Innovative Produkte und Anwendungen&ldquo; &uuml;berzeugten BASF und Sonae Arauco mit dreidimensional verformbaren Faserplatten ohne Funiertechnik. Sie entstehen mit einer formaldehydfreien Bindemitteltechnik in &uuml;blichen Plattenproduktionsanlagen. Das lagerstabile Zwischenprodukt l&auml;sst sich anschlie&szlig;end dreidimensional thermoformen und strukturieren, etwa f&uuml;r klassische Formteile wie Sitzschalen (Foto links) bis hin zu tief gepr&auml;gten, gebogenen oder geschwungenen Bauteilen wie T&uuml;r- und M&ouml;belfronten oder Raumteilern.</p>
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<figcaption><label>Abb. 1: </label>Stuhl mit Formteilen aus lagerstabilem Komposit von BASF und Sonae Arauco. Foto: BASF</figcaption>
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<p>F&uuml;r den Sieg in der Kategorie &bdquo;Innovative Prozesse und Verfahren&ldquo; kombinierten Audi und Secar Technology endlosfaserverst&auml;rkte Profile mit kurzfaserverst&auml;rkten Pressmassen. So l&auml;sst sich ein Bauteil an bestimmten Stellen ohne zus&auml;tzliche Klebstoffe verst&auml;rken. Es ist dann 15 bis 25 Prozent leichter als ein &auml;hnliches Teil aus Aluminium und 50 bis 60 Prozent leichter als das entsprechende Stahlteil.</p>
<p>In der Kategorie &bdquo;Forschung und Wissenschaft&ldquo; gewann das Aachener Zentrum f&uuml;r integrativen Leichtbau der RWTH Aachen mit den Partnern BMW, Kraussmaffei Technologies, Arges, Precitec, Sensortherm und Zeiss Optotechnik. Mit ihrer photonikf&auml;higen Prozesskette lassen sich endlosfaserverst&auml;rkte Kunststoffkomponenten aus Duro- und Thermoplaste herstellen. Die Innovation besteht in der Aufkl&auml;rung der Wechselwirkungen zwischen den Teilsystemen, der Prozessparameter und in der Integration aller Prozessschritte in einer einzigen Fertigungszelle, die auf einer Spritzgie&szlig;maschine mit Wendeplatte basiert. Damit lassen sich 20 Prozent Material- und Betriebskosten sparen. Mit dieser Technik hat BMW bereits ein Segment der Struktur des i3 neu gestaltet (Foto rechts).</p>
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<figcaption><label>Abb. 2: </label>Die r&uuml;ckw&auml;rtige Abdeckung des BMW-i3-Innenraums. Versteifungsrippen und Anbindeelemente entstanden durch Thermoplastspritzgie&szlig;en auf duroplastischem Laminat. Foto: AZL</figcaption>
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<h2>Der Markt f&uuml;r Faserverbundkunststoffe</h2>
<p>Der Markt f&uuml;r glasfaserverst&auml;rkte Kunststoffe (GFK) w&auml;chst das f&uuml;nfte Jahr in Folge (Grafik). Zu diesen GFK geh&ouml;ren nach dem Marktbericht der AVK verst&auml;rkte duroplastische Materialien sowie glasfasermatten- und langfaserverst&auml;rkte Thermoplaste. Deutschland ist in Europa das Land mit der gr&ouml;&szlig;ten GFK-Produktionsmenge und dem st&auml;rksten Wachstum. Unter den im Jahr 2016 weltweit &uuml;ber 10 Mio. Tonnen hergestellten Faserverbundkunststoffen waren in Europa im Jahr 2016 etwa 1,1 Mio. Tonnen GFK und 1,4 Mio. Tonen kurzfaserverst&auml;rkte Thermoplaste. BB</p>
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<figcaption><label>Abb. 3: </label>GFK-Produktion aufgeteilt nach Anwendungsindustrien. Im Jahr 2017 betr&auml;gt die gesch&auml;tzte Gesamtmenge in Europa 2 % und in Deutschland 3 % mehr als im Vorjahr.</figcaption>
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Materialwissenschaft: geschwungen, leicht und prämiert

Die Industrievereinigung AVK Verstärkte Kunststoffe hat während des Composites-Kongresses Mitte September in Stuttgart drei Innovationspreise vergeben: In der Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“ überzeugten BASF und Sonae Arauco mit dreidimensional verformbaren Faserplatten ohne Funie...

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<p>Leuchtdioden (LED) verbrauchen bis zu 90 Prozent weniger Strom als eine herkömmliche Glühbirne und halten länger. Allerdings hat das Licht üblicher Weißlicht-LED kaum Rotanteile und wirkt daher kalt. Zudem sind die Weißlicht-LED teuer, da sie Seltene Erden enthalten und ihre Herstellung viel Energie braucht.</p><h2>Proteine statt Seltene Erden</h2><p>Der Biochemiker Uwe Sonnewald von der Universität Erlangen beschäftigte sich schon länger mit fluoreszierenden Proteinen. Erst der Physikochemiker Rubén Costa brachte ihn auf die Idee, solche Proteine als Farbstoffe für Weißlicht-LED einzusetzen. Proteine sind kostengünstig, biologisch abbaubar und emittieren Licht verschiedener Wellenlängen. Jedoch überstehen sie Standardbeschichtungsverfahren für Leuchtkörper normalerweise nicht.</p><p>Der Lösungsvorschlag, die Proteine zerstörungsfrei auf eine LED aufzutragen, kam von Costa. Er hatte ein Gel aus konzentrierter Pufferlösung und Polyethylenoxiden entwickelt, das sich dazu eignet, verschiedene Oberflächen zu beschichten. In dieses Gel betten die Forscher die Proteine ein und trocknen es. Dabei entsteht ein gummiartiges Material, das sich gut verarbeiten und mehrere Wochen lagern lässt. „Überraschenderweise stellte sich heraus, dass die Proteine durch die Polymermatrix sogar stabilisiert wurden“, berichtet Sonnewald. Auch die Fähigkeit, Licht zu absorbieren und zu emittieren, bleibt erhalten. Mit diesem Material beschichten die Forscher eine herkömmliche blaue LED. Um den Farbraum abzudecken, tragen sie zwei unterschiedliche Proteine übereinander auf: eGFP, das grünes Licht emittiert, und mCherry, das einen Teil des grünen Lichts in rotes umwandelt. Aus den drei Farben entsteht für den Betrachter weißes Licht mit einer natürlichen Farbtemperatur.</p><h2>Beschichtung aus dem Drucker</h2><p>Das nächste Ziel war, die Proteine in einer Schicht auf die blaue LED aufzutragen. Da dann die Beschichtung dünner ist, steigt die Lichtausbeute. Einfach beide Komponenten in einem Gel zu mischen, führt nicht zu gleichmäßig weißem Licht, da die Proteine inhomogen verteilt sind. So kamen die Forscher auf die Idee, das noch flüssige Gel vor dem Trocknen als Tinte für einen 3-D-Drucker zu verwenden. Dazu optimierten sie die Fließeigenschaften des Gels. Schließlich druckten sie aus den beiden Proteingelen Linien- und Gitterstrukturen und trugen sie auf die blaue LED auf. Die so beschichtete LED leuchtet etwa fünfmal so stark wie die mit Kaskadenbeschichtung, ohne dass die Farbqualität leidet.</p><h2>Ziel: Bio-LED in Displays</h2><p>Um die Bio-LED alltagstauglich zu machen, etwa für LCD-Bildschirme, müssen die Forscher die Stabilität der Proteine erhöhen. Diese denaturieren mit der Zeit, sodass der Rotanteil bereits nach 30 Stunden sinkt. Ziel sind über 1000 Stunden.</p><p>Für ihre Forschung erhielt die Arbeitsgruppe im April den „Innovationspreis der Bioregionen“. Momentan treiben die Forscher das Projekt noch mit öffentlichen Mitteln voran. Im nächsten Schritt wollen sie die Bio-LED vermarkten – entweder mit einem Industriepartner oder als Start-up.</p><p>Susanne Sauer ist freie Mitarbeiterin der Nachrichten aus der Chemie.</p><p><named-content>Foto: Sonnewald</named-content></p><figure><img src="https://media.graphcms.com/QLMpxDlVQkutYoxtkaqE"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Fluoreszierendes Proteingel für Weißlicht-LED.</figcaption></figure>


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