BMWi-Innovationstag

Hybride: Das Beste zweier Materialwelten

Verschiedenartige Kunststoffe, Metall und Kunststoff oder Metall und Textil: Hybride Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen können die positiven Eigenschaften zweier Materialwelten kombinieren. Ein wichtiges Thema auch auf dem Innovationstag Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) Anfang Juni in Berlin, auf dem zahlreiche neuartige Werkstoff-Hybride erstmals präsentiert werden sollen.

Zukunftsmarkt LED-Technik: Solche Beleuchtungsanwendungen bieten interessante Anwendungen für Hybridbauteile aus Metall und Kunststoff. (Bild: 2E Mechatronics)

Das Kunststoff-Institut Südwest (KISW) aus Baden-Württemberg wird mit einem vom Netzwerk „Medimold“ entwickelten Verfahren zur Herstellung von Metall-Kunststoff-Hybriden vertreten sein. Im Gegensatz zum bekannten Mehrkomponenten-Spritzgießen, bei dem verschiedene Kunststoffe miteinander verbunden werden, wird hier Metall direkt in den Kunststoff eingespritzt. Damit sollen künftig Leiterbahnen, Antennen und elektromagnetische Technik direkt in Kunststoffbauteile integriert werden können. „Wir wollen die Bauteilherstellung kostengünstiger und schneller gestalten“, sagt Oliver Keßling aus dem KISW-Projektmanagement. Automobilzulieferer, Medizingeräteproduzenten und Hersteller von Haushaltselektronik sollen von der Neuentwicklung profitieren. Erste Pilotprojekte liefen, einfache Anwendungsfälle seien bereits umsetzbar, so Oliver Keßling.

Wie die meisten der über 200 Exponate, die am 2. Juni in Berlin erstmals der Öffentlichkeit präsentiert werden, wurde auch das Metalldirekteinspritzverfahren über das branchenoffene Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des BMWi gefördert. Mit einem aktuellen Jahresbudget von über 540 Millionen Euro verhilft das ZIM nach eigenen Angaben jährlich bundesweit mehreren Tausend Entwicklungsideen aus dem Mittelstand zum Durchbruch. Allein seit Januar 2015 seien in diesem Rahmen rund 74 Millionen Euro für die Entwicklung neuartiger Werkstofftechnogien bewilligt (Stand Anfang April).

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Oberfläche eines metallischen Werkstoffes: Statt auf Verbindungshilfen wie Nieten, Schrauben oder Kleber setzt das EFB-Projekt auf Verklammerungseffekte zwischen Metall und Kunststoff (Bild: IWF)

Gute Kombination – fest und leicht
Teile davon gingen auch nach Bremen. Das dort ansässige Faserinstitut Bremen (Fibre) arbeitet unter anderem mit Airbus zusammen. Die Textilforscher präsentieren auf der multitechnologischen Leistungsschau in Berlin einen Hybridwerkstoff aus Titan und Kohlenstofffaserverbund (CfK), mit dem in Verkehrsflugzeugen Kabinenelemente befestigt werden sollen. Der Titan-CfK-Hybrid soll als ebenso leichte wie starke Materialkombination die üblichen Alu-Halterungen im Flugzeug ablösen, von denen pro Flieger Tausende verbaut werden. „Auf diese Weise ließen sich bei Flugzeugen der nächsten Generation an dieser Stelle 30 Prozent des Materialgewichts einsparen“, sagt Christoph Hoffmeister. Die im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojekts gemeinsam mit fünf Projektpartnern umgesetzte Lösung empfehle sich indes für weitere Bauteile im Flugzeug: Schon heute bestehen über 50 Prozent der Struktur moderner Verkehrsflugzeuge aus Faserverbundwerkstoffen.

Um Gewichtssenkung in Kombination mit Festigkeit geht es auch bei einem über die Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung (EFB) organisierten Zusammenschluss verschiedener Forschungsinstitute, die auf dem Innovationstag ebenfalls Ergebnisse ihrer Arbeiten an hybriden Strukturen zeigen. „Das Besondere an unserer Idee ist, dass wir ohne zusätzliche Materialien einen mechanischen Verklammerungseffekt zwischen Metall und faserverstärktem Kunststoff erzeugen können“, so EFB-Projektorganisatorin Michaela Winkler. Auf Hilfsfügeelemente wie Schrauben und Nieten oder Haftschichten wie Klebstoff könne dabei vollständig verzichtet werden. Mögliche Anwendungsbereiche liegen in der Automobil- sowie in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Metall-Kunststoff-Hybride effizienter herstellen: Mit dem ZIM-geförderte Verfahren sollen Leiterbahnen und Antennen künftig direkt in Kunststoffbauteile gespritzt werden (Bild: 2E Mechatronics)

Der Innovationstag Mittelstand findet auf dem Parkgelände der AiF Projekt GmbH in Berlin-Pankow statt. Auch in diesem Jahr werden neben den rund 300 ausstellenden Unternehmen und Forschungseinrichtungen dort wieder zahlreiche Vertreter aus Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft erwartet. Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel hat sich mit einer Rede angekündigt.

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