Anwendungszentrum für Holzfaserforschung HOFZET®

Forschungsprojekt

»BioHybridCar« – Nachhaltiger Biohybrid-Leichtbau für eine zukunftweisende Mobilität

Zusammen mit Porsche Motorsport und dem Rennteam Four Motors entwickeln wir biobasierte Leichtbauteile für die Automobilindustrie und testen die Serientauglichkeit im Renneinsatz unter Extrembedingungen. Die von uns entwickelten Verbundmaterialien sind eine nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Karosseriematerialien. Darüber hinaus bieten sie Vorteile bei der Dämpfung und der Akustik. Zukünftig sollen sie erst bei Fahrzeugen für den Motorsport, dann in Großserie zum Einsatz kommen. 

© Fraunhofer WKI | Christoph Habermann

BioHybridCar am Nürburgring

Vor allem in der Automobilindustrie, aber auch in der Luft- und Raumfahrt sowie dem Schienen- und Schiffsverkehrs, spielen effiziente Leichtbaulösungen eine immer größere Rolle. Diese reduzieren das Gesamtgewicht und tragen somit zur Energieeinsparung und zur Verringerung der Emissionen bei. Bisher kommen beim Leichtbau mit Polymerwerkstoffen nahezu ausschließlich kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz. Die Herstellung dieser Materialien ist sehr energieintensiv. Technische Herausforderungen bestehen beim Handling, der Reparatur und dem Recycling.

In diesem Projekt entwickeln wir eine nachhaltigere Alternative für den Automobilbau: leichte Karosserieteile aus naturfaserverstärktem Kunststoff. Unser Ziel ist es, durch den biogenen Anteil die ökologische Bilanz der industriellen Hochleistungsverbundwerkstoffe während der Herstellungs-, Gebrauchs- und Entsorgungsphase zu verbessern. Auch aus wirtschaftlicher Sicht ist der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen interessant, denn Naturfasern aus Flachs, Hanf, Holz oder Jute sind günstiger als Carbonfasern. Durch ihre natürlich gewachsene Struktur bieten sie zudem gute akustische Dämpfungseigenschaften und ein geringe Splitterneigung, was bei Unfällen und bei der Verarbeitung von Vorteil ist.

Wir betrachten die Bereitstellungskette ganzheitlich: von der Definition des Anforderungsprofils über die Optimierung der einzelnen Materialkomponenten und Bauteilaufbauten bis hin zur praktischen Erprobung sowie der Charakterisierung möglicher Eigenschaftsveränderungen während der Einsatzphase.

Die erste Phase des Projekts umfasste die Herstellung hybrider faserverstärkter Polymerstrukturen sowie die anschließende Charakterisierung und Prüfung unter realen Bedingungen unter Verwendung eines dafür vorgesehenen Automobils. Während dieser Phase führten wir eine Machbarkeitsstudie und eine empirische Datenerhebung durch. Anschließend wählten wir einzelne Komponenten des Automobils aus und legten diese materialspezifisch und unter Betrachtung der Lieferantenkette für den Einsatz in der Kleinserie aus.

Davon ausgehend entwickelten wir einen Heckflügel sowie eine Fahrer- und Beifahrertür aus einem biobasierten Verbundwerkstoff. Er besteht aus einem duroplastischen polymeren Matrixsystem, das mit Naturfasern verstärkt wird. Das neue Material erprobten wir zunächst im Labor und dann auf der Rennstrecke unter Extrembedingungen. Mit Erfolg: Anfang 2019 wurde unser Demonstratorfahrzeug als das weltweit erste in Serie produzierte Rennfahrzeug mit Biofaser-Karosseriebauteilen der Öffentlichkeit vorgestellt.

Im finalen Schritt des Projekts werden wir Szenarien zur Übertragung der Materialien in die industrielle Großserienproduktion entwickeln. Auch dies betrachten wir ganzheitlich. Wichtige Faktoren sind unter anderem Verwertungsstrategien und Recyclingkonzepte sowie Upscaling-Ansätze für die in höherer Stückzahl zu produzierenden Bauteile.

Projektpartner

Porsche Motorsport

Four Motors

Förderung

Fördermittelgeber:
Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)

 

Projektträger:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

 

Förderkennzeichen:
22007717

 

Laufzeit:
15.6.2017 bis 14.6.2020