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Im Auto-Rennsport sind leichte Karosserien aus Kunststoff und Carbonfasern seit vielen Jahren Standard, weil man damit schneller ins Ziel kommt. Künftig könnten Leichtbaulösungen dazu beitragen, den Energieverbrauch und die Emissionen von Alltagsfahrzeugen zu senken. Der Haken an der Sache: Die Herstellung von Carbonfasern ist teuer sowie energie- und erdölintensiv. In Zusammenarbeit mit Porsche Motorsport und Four Motors ist es den Forschenden am Fraunhofer WKI gelungen, Carbonfasern in einer Autotür durch Naturfasern zu ersetzen. Sie wird bei Porsche bereits in Kleinserie verbaut. Nun geht das Projektteam den nächsten Schritt: Gemeinsam mit HOBUM Oleochemicals wollen sie den Anteil nachwachsender Rohstoffe in der Tür und anderen Karosserieteilen maximieren – mit biobasierten Kunststoffen und Lacken.

Die Forschenden des Fraunhofer WKI präsentieren während der BAU ONLINE 2021 Möglichkeiten, nachwachsende Rohstoffe wie Holzschaum, Balsaholz oder Flachsfasern in zukunftsorientierte Anwendungen zu bringen. Anhand von 3D-Modellen eines Stand-up-Paddleboards und eines Deckensystemmoduls zeigen die Forschenden, wie vielseitig die Möglichkeiten sind, petrochemische Rohstoffe oder Beton durch nachwachsende Rohstoffe zu ersetzen.

Forschende am Fraunhofer WKI entwickeln ein Stand-up-Paddleboard mit einem Leichtbau-Sandwichelement aus nachwachsenden Rohstoffen. Für den Kern wird Balsaholz aus ausgedienten Windenergie-Rotorblättern verwendet – eine nachhaltige Lösung für deren hochwertige Wiederverwertung. Die Außenhülle besteht aus Biokunststoff, der mit regional verfügbaren Flachsfasern verstärkt ist.

Mit einer innovativen Klebtechnik können leistungsfähige Holz-Beton-Verbundelemente schneller und einfacher hergestellt werden. Durch die neue Fügetechnik, die in einem Kooperationsprojekt von Forschenden unter Beteiligung des Fraunhofer WKI entwickelt wurde, werden die Verbundelemente konkurrenzfähiger gegenüber reinen Betonelementen. Damit kann der nachwachsende Rohstoff Holz vermehrt im Bauwesen zum Einsatz kommen.

Forschende des Fraunhofer WKI entwickeln gemeinsam mit Industriepartnern UV-härtende Materialien für die additive Fertigung mit verbesserten Eigenschaften. Das Team setzt dafür biotechnologisch gewonnene Itaconsäure aus nachwachsenden Rohstoffen ein. Die bisherigen Projektergebnisse werden in einem kostenfreien virtuellen Technologiegespräch des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) am 11. November 2020 vorgestellt. Es findet im Rahmen der Messe »Formnext Connect« statt.

Mit Naturdämmstoffen kann kalkulierbar sicher und nachhaltig gebaut werden. Das ist das Ergebnis eines interdisziplinären Forschungsprojekts mit 12 Forschungspartnern und breiter Unterstützung durch die Industrie. Unter Leitung des Fraunhofer WKI ermittelten die Forschenden Materialkennwerte, die aufwendige Bauteilprüfungen wie im Schall- und Brandschutz in Zukunft deutlich reduzieren können. Auf Grundlage der Vermessung von Naturdämmstoffen können Normen und baurechtliche Vorschriften angepasst und diese Dämmstoffe in Zukunft leichter eingesetzt werden.

Forschende des Fraunhofer WKI und des Thünen-Instituts für Holzforschung haben Emissionen aus einzelnen Baumaterialien mit Emissionen aus Wandaufbauten und mit Konzentrationen flüchtiger organischer Verbindungen in der Innenraumluft in Modellhäusern verglichen. Ergebnis: Selbst unter kontrollierten Bedingungen erlauben Emissionsmessungen von einzelnen Materialien nur selten Aussagen über ganze Systeme wie Wandaufbauten oder gar reale Wohngebäude. Prinzipiell sind jedoch Systemprüfungen an ganzen Bauteilen in großen Prüfkammern dazu geeignet, sich der Realität anzunähern und Wechselwirkungen zwischen Emissionen aus den Materialien unter Berücksichtigung der Bauweise zu beschreiben. Durch die Untersuchung von Modellsystemen können aber auch in absehbarer Zeit keine exakten Aussagen über das Emissionsgeschehen in realen Wohnsituationen getroffen werden, da beispielsweise der Mensch und die Witterung großen Einfluss auf die Gesamtsituation ausüben.

Forschende des Fraunhofer WKI und Designerinnen und Designer aus dem greenlab der weißensee kunsthochschule berlin kooperierten im Rahmenforschungsprogramm des Fraunhofer-Netzwerks »Wissenschaft, Kunst und Design«, um Anwendungsmöglichkeiten für den pflanzlichen Rohstoff Lignin zu entwickeln. Heraus kamen unterschiedliche Plattenwerkstoffe für den Möbelbau und eine flexible Lederalternative für die Modeindustrie. Das Ziel liegt nun näher, mit Lignin petrochemische Rohstoffe in der verarbeitenden Industrie zu ersetzen.

Um die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen zu erhöhen, haben Forscher am Fraunhofer WKI mit Projektpartnern einen Thermographie-Roboter für die Innenprüfung von Rotorblättern entwickelt. Wärmeflussthermographie-Verfahren des Fraunhofer WKI werden bereits erfolgreich für die Qualitätskontrolle der Außenseite von Rotorblättern eingesetzt. Damit lassen sich oberflächennahe Produktionsfehler aufspüren. Jetzt können auch Fehlstellen auf der Innenseite des Rotorblattes entdeckt werden.

Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) werden widerstandsfähiger, wenn die Naturfasern mit einer speziellen Beschichtung ummantelt werden. Das haben Forschende am Fraunhofer WKI herausgefunden. Die NFK haben durch das Auftragen einer Harzschicht und Pressen zu einem Verbundwerkstoff verbesserte mechanische, thermische und hygrische Eigenschaften und eine höhere chemische Stabilität. Künftig können NFK somit in deutlich mehr Einsatzbereichen verwendet werden, zum Beispiel im Innenraum von Fahrzeugen.