Polyamid-basierte Faser-Kunststoff-Verbunde in Sandwichbauweise für einen geschlossenen Wirtschaftskreislauf von Leichtbauteilen

Im Forschungsprojekt „MultiPA“ wird eine Sandwichbauweise entwickelt, bei der alle Schichten aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) bestehen und ausschließlich Polyamid (PA) zur Verstärkung und als Matrix eingesetzt wird. Dies ermöglicht einen extremen Leichtbau bei vollständiger Recycelbarkeit innerhalb einer Kreislaufwirtschaft (Circular Economy). Als Paar wirken die Deckflächen äußerst effizient gegen Biegemomente, indem Zug- und Druckkräfte in der Ebene aufgenommen werden. Je größer ihre Distanz von der neutralen Achse ist, desto größer ist die Biegesteifigkeit. Der Kern muss den Abstand durch Druck und Schubbelastbarkeit gewährleisten. Um alle mechanischen Anforderungen bei maximierter Substanzausnutzung zu erfüllen, wird das Prinzip der Eigenverstärkung genutzt. In den Deckflächen werden Gelege und im Kern Abstandsgewirke eingesetzt, um Kräfte gezielt durch die gesamte Sandwichbauweise zu leiten. Die Orientierung der Fasern lässt sich dabei an spezifische Belastungsanforderungen anpassen. Darüber hinaus bietet die Leichtbaustruktur zusätzliche Vorteile durch die Porosität des Kerns. Das enthaltene Gas wirkt isolierend, da es Wärme schlecht überträgt. Für die Deformation der Kernstruktur wird viel Energie benötigt, dies führt zu stoßabsorbierenden Eigenschaften. Die Herangehensweise im Forschungsprojekt „MultiPA“ unterscheidet sich grundlegend vom Stand der Technik. Bisher wurden verschiedene Kunststoffe und Fasern bei der Bauteilherstellung kombiniert, dies brachte nach dem Ablauf der Lebensdauer wesentliche Nachteile beim Recycling. Wegen des Werkstoffmixes ist es nur partiell und mithilfe aufwändiger Verfahren möglich. Zudem wird die Qualität der Ausgangsstoffe nicht mehr erreicht (Downcycling). Die sortenreine Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffs ermöglicht ein einfaches Recycling in urformenden Verfahren ohne Eigenschaftsverschlechterungen.