Klimaschutz, Kreislaufwirtschaft und Digitalisierung – das sind die Kernthemen des Kunststoffmesse K2022 die ab 19. Oktober in Düsseldorf ihre Tore öffnet. Themen, die offenbar auch nach drei Jahren nicht an Aktualität eingebüßt haben, denn Kreislaufwirtschaft war bereits 2019 das Fokusthema der Messe. Abgesehen davon, dass Kunststoffe für viele Anwendungen im Leichtbau benötigt werden, sei es in Form von Hochleistungskunststoffe, von Duroplasten, Composites mit Carbon- und Glasfasern oder naturfaserverstärken Kunststoffen, so ist gerade der Klimaschutz ein Thema, das den Leichtbau untrennbar mit der Werkstoffklasse der Kunststoffe verbindet.

Kunststoff-Messe K2019: Was gibt’s Neues für den Leichtbau?

Damit verbunden sind aber auch neue werkstoffliche Herausforderungen an die Leichtbau-Materialien, die vor allem in der Mobilität der Zukunft – sei es mit Strom oder Wasserstoff – und im Bauwesen gebraucht werden. Nicht nur die Automobilindustrie hält zunehmend Ausschau nach leichten Rohstoffen mit besonders niedrigem CO2-Footprint, um die erhöhten Emissionen in der Produktionsphase der E-Fahrzeuge auszugleichen und das Fahrzeuggewicht weiter zu senken.

Recyclingfähigkeit und Herkunft aus nachwachsenden Rohstoffen stehen deshalb branchenübergreifend ganz oben auf der Wunschliste der Materialeigenschaften – bei selbstverständlich gleichbleibender oder verbesserter Werkstoffleistung. Die Schlagwörter Kreislaufwirtschaft, Recycling und Nachhaltigkeit werden dem Messebesucher in Düsseldorf vermutlich an jedem Stand begegnen. Umso wichtiger ist es deshalb, genau hinzuschauen. Denn die Grenzen zum „Green-Washing“ sind fließend und schwer nachvollziehbar.

Lassen Sie uns also vorab ein wenig durch die Messehallen in Düsseldorf streifen und einen ersten Blick auf Werkstoff- und Halbzeug-Lösungen für den Leichtbau werfen. Ein Klick auf Halle und Standnummer bringt Sie direkt zum interaktiven Hallenplan der K2022.

Bild oben: Countdown zur K 2022 – seit einigen Tagen herrscht in allen 18 Hallen des Düsseldorfer Messegeländes lebhafte Betriebsamkeit. (Quelle: Messe Düsseldorf | ctillmann)

Covestro stellt unter anderem Makrolon RE vor. Zur Herstellung wird ein Teil der fossilen Rohstoffe durch massenbilanzierte Rohstoffe aus erneuerbaren Quellen ersetzt. In Kombination mit erneuerbaren Energien im Produktionsprozess könne der Kunststoffhersteller so die Klimaneutralität von der “Wiege bis zum Werkstor“ erreichen. Der Hersteller verwendet zunehmend vor allem massenbilanzierte, erneuerbare Vorprodukte sowie Kunststoffabfälle, außerdem grünen Strom. Außerdem setzt man auf die künftige Belieferung mit „grünem“ Wasserstoff und die Entwicklung innovativer Recycling-Technologien. Die RE-Varianten von Makrolon, Bayblend, Apec und Makroblend sind sogenannte Drop-in-Lösungen, die in der laufenden Serie ohne qualitative Kompromisse und Risiken, im Vergleich zum fossilen Originalprodukt eingesetzt werden können. Langfristig will Covestro alle seine Produkte in einer klimaneutralen Version anbieten – berechnet als Cradle-to-gate. Inspiration für die Rotorblattfertigung in der Windenergie ist in Halle 6 am Stand A 75 ebenfalls zu entdecken: Ein Polyurethan (PU)-Harz ermöglich eine effizientere und kostengünstigere Herstellung von robusten Rotorblättern.

 Lanxess präsentiert in Düsseldorf leichte Strukturbauteile auf Basis der endlosfaserverstärkten Composites Tepex für Pkw-Batterien sowie neue Verbundwerkstoff-Varianten der Markenfamilie, die auf Reyzklaten oder biobasierten Rohstoffen basieren, beispielsweise Tepex dynalite Scopeblue 813 aus Flachsfasern und Polymilchsäure (PLA) oder ein Tepex dynalite mit einer Polyamid 6-Matrix ausgehend von „grünem“ Cyclohexan, das zu deutlich über 80 Prozent aus nachhaltigen Rohstoffen besteht. Eine weitere neue Produktschiene sind Varianten von Tepex mit bis zu 80 Prozent Rezyklatanteil, die Oberflächen mit einem sogenannten „Forged Carbon Look“ (geschmiedetes Carbon) ergeben. Verwendet werden rCF (recycelte Carbonfasern aus Post-Consumer- und Post-Industrial-Abfällen) in Form von Vlies (non-woven) oder Kurzfasermatten (chopped fiber mat). Die mechanische Leistungsfähigkeit der neuen Carbon-Composites liegt dabei ungefähr auf dem hohen Niveau von endlosglasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen des Tepex-Sortiments. Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt sind neue Matrixlösungen für Tepex auf Basis von rezykliertem thermoplastischen Polyurethan (TPU) oder Polyethylenterephthalat (PET) sowie von biobasiertem Polyamid 10.10. Die TPU-Rezyklatprodukte zielen vor allem auf Sportartikel. Die Halbzeuge mit PET-Rezyklatmatrix sind eine kostengünstige Alternative etwa zu Polycarbonat- und Polyamid-Neuware. (Halle 6, Stand C76 bis 78)

Die Lehvoss Gruppe setzt ihre Leichtbau-Schwerpunkte zum einen auf eine Reihe von technischen Kunststoffen und Hochleistungskunststoffen als Metall-Alternative für Fahrradbauteile und zum anderen auf ein deutlich erweitertes Portfolio bei den langfaserverstärkten Thermoplasten der Markenlinie Luvocom LFT. Zu den Kunststoffen für Fahrradbauteile gehören unter anderem hochfeste Werkstoffe mit Glasfaser- und Carbonfaser-Verstärkung für Struktur- und Anbauteile, besonders leichte Konstruktionswerkstoffe und Hochleistungswerkstoffe für konsequenten Leichtbau bei hoher Festigkeit. Die Werkstoffe sollen Konstrukteure in die Lage versetzen, Potentiale – in Bezug auf optimierte Bauteilentwicklung, Festigkeit und Gewicht – auszuschöpfen, die bisher unentdeckt oder technologisch nicht realisierbar waren.

„Begreifbar“ machen dies eine Reihe von fertige Produkten auf dem Messestand in Halle 8a Stand G33, beispielsweise ein Smartphone-Halterung auf Basis eines Kunststoff-Rezyklats, eine Fahrrad-Tretkurbel, gefertigt mit der 3D-Skelett-Wickeltechnik – in Zusammenarbeit mit den Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT), Fahrradzubehör mit Nachhaltigkeits-Konzept des Solinger Herstellers Rixen&Kaul sowie ein bis 1,2 bar aufpumpbarer Fahrradsattel mit Luftdämpfung und einem gedruckten Kern aus Luvosint TPU.

Der Fachverband für Schaumkunststoffe und Polyurethane e.V. wird sich zusammen mit Acmos, Azelis, Frechem, FSK Services, Keil Anlagenbau, KMA Umwelttechnik, Nitroil – Performance Chemicals, Rühl Püromer und Sekisui Alveo gemeinsam auf einem 250 Quadratmeter großen Stand in Halle 7a, B26 und C25 präsentieren. Leichtbau mit PU-Composites ist beispielsweise eines der Themen am Stand von Rühl Puromer.  Die Besucher erfahren, wie sich biegesteife Bauteile mit niedrigem Gewicht durch einen Sandwichverbund von Puropreg Matrixsystemen und Glasfasern in Kombination mit Papierwabenkernen realisieren lassen. Eine weitere Produktionsvariante ist die LFI-Verarbeitung – mit und ohne Kernwerkstoff. Auch eine Kombination mit Karbonfasern ist möglich.

Gleich ein ganzes Konzeptfahrzeug mit leichten Lösungen zeigt der japanische Rohstoffhersteller Asahi Kasei in Halle 8a, Stand E23. Der AKXY2 zeigt die bereichsübergreifende Kompetenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Zu den Leichtbauteilen zählen unter anderem die leichten Fensterscheiben aus Polycarbonat. Außerdem präsentiert der Technologiekonzern Xyron mPPE-Typen für Leichtbaulösungen und effizientere 5G Anwendungen. Weitere Schwerpunkte auf dem Messestand sind neue Partikelschäume, biobasierte Füllstoffe und nachhaltige technische Kunststoffe, darunter die Partikelschäume der Sunforce-Produktfamilie mit einer Kombination aus geringem Gewicht, Flammschutz nach UL94 V-0, dünnwandiger Formbarkeit, Wärmeisolierung und guter Verarbeitbarkeit aus. Der Werkstoff eignet sich auch für Anwendungen in Batteriepacks. Ein auf Cellulose basierender Nano-Faserfüllstoff (CNF) zeichnet sich durch einen höheren Reinheitsgrad als herkömmliche holzbasierte Cellulose aus, und wird aus Baumwoll-Linters gewonnen, einem Nebenprodukt der Baumwollernte. Als Alternative zu Glasfasern kann CNF in technischen Kunststoffen wie Polyamid 6, Polyamid 66 und Polyacetal als Füllstoff mit einem Anteil von bis zu 20 Gewichtsprozent verwendet werden.

Viele der Rohstoffhersteller setzen also auf einen gewissen Rezyklatanteil. Das ist kein Wunder, machen Rezyklate die Werkstoffe doch in jedem Fall nachhaltiger und damit für die Zukunft wettbewerbsfähig. Allerdings müssen dabei Sicherheit und eine zuverlässige Funktion gewährleistet sein. Forschende aus dem Fraunhofer LBF zeigen deshalb in Düsseldorf am Stand in Halle 7, SC01, wie die Qualität von Produkten aus Kunststoffrezyklaten im frühen Entwicklungsprozess, vor der Serienfertigung, zuverlässig untersucht werden kann. Sehenswert ist außerdem das nachhaltige Batteriegehäuse für E-Bikes, mit dem die Forschenden das Potenzial für die Serienfertigung biobasierter Composites demonstrieren. Das Gehäuse überzeugt, im Vergleich zum ursprünglichen Gehäuse, durch eine Gewichtsreduktion von 30 Prozent, bei gleichzeitiger Steigerung der Steifigkeit um 15 Prozent und adressiert den Leitgedanken einer effizienten und umweltschonenden Ressourcennutzung unter Vermeidung von Treibhausgasen.

 BASF zeigt verschiedene Ansätze für die Kreislaufwirtschaft im Kunststoffbereich von der Herstellung über die Nutzung bis hin zur Verwertung.  So sollen Lösungen vorgestellt werden, die den CO2-Footprint entlang der Wertschöpfungskette verschiedener Branchen transparent machen und reduzieren. Der Rohstoffhersteller ist beispielsweise Mitglied von Catena-X, einem Gemeinschaftsprojekt der Automobilindustrie zum Aufbau eines datengestützten Ökosystems. Weiterhin werden Lösungen vorgestellt, die den Carbon Footprint einzelner Produkte durch erneuerbare oder recycelte Rohstoffen reduzieren, wie zum Beispiel das Styrenics-Portfolio für die Verpackungs- und Bauindustrie.

Ein Eyecatcher auf dem Stand in Halle 5 C21 wird mit Sicherheit das auf der K2019 noch als Konzept und zwischenzeitlich von Hymer in Serie hergestellte Reisemobil sein – ein wahrgewordener Leichtbau-Campertraum 😉. Der Offroader Venture S ist vollgepackt mit Innovationen aus Leichtbau-Materialien wie einem pneumatischen Aufstelldach, einer integrierten Treppe, einem Sonnendeck sowie der markanten Heckklappe mit einer Echtglas-Infinity-Scheibe, die einen 180-Grad-Panoramablick bietet.

Das Unternehmen Mocom ist zum ersten Mal auf der K vertreten und zeigt in Halle 6 am Stand A62 (Otto Krahn Gruppe) ein für Elektrofahrzeuge erweitertes Produktportfolio. So stehen für Anwendungen im Bereich der Brennstoffzelle und Batterietechnik die Compounds Alcom, Altech, Alfater XL sowie Tedur mit hoher Reinheit, Leitfähigkeits-, Flammschutz- oder Schirmungseigenschaften im Fokus. Für Kühl- und Temperierungskreisläufe in BEVs ist Altech NXT PP eine Alternative zu Polyamiden. Die Compounds besitzen eine hohe Steifigkeit und Festigkeit, selbst bei höheren Temperaturen. Gleichzeitig ist das Material aufgrund der niedrigen Dichte für den Leichtbau geeignet und verbraucht weniger Energie bei der Verarbeitung.

Terralene heißen die Bio-Compounds auf Basis von Polyethylen aus nachwachsenden Rohstoffen (Bio-PE). Alle Granulate dieser Produktfamilie des Herstellers FKuR, der in Halle 6 am Stand E48 die Besucher willkommen heißt, sind zu recyclebar und können durch Spritzguss, Blasformen und Folienextrusion verarbeitet werden. Die Markenfamilie umfasst auch naturfaserverstärkte Typen, sowie biobasierte PP-Compounds und Bio-Rezyklat-Hybride. Vornehmlich werden die Compounds in Verpackung und Logistik, aber auch in Artikeln für Haushalt, Sport und Freizeit eingesetzt.

 DSM Engineering Materials stellt in Halle 6 am Stand B11 mehrere biobasierte Polymere mit Massenausgleich vor, die eine breite Palette nachhaltigerer Anwendungen in anspruchsvollen Konsumgütern, in der Automobilindustrie und im Sport eröffnen. Zu den Kunststoffen mit einem Anteil von 75 bis 100 Prozent biobasierter massebilanzierter Polymere gehören die Akulon PA6 B-MB-Produktreihe, bestimmte Typen der Arnitel TPC B-MB-Familie und ein biobasiertes massebilanziertes Hochtemperaturpolyamid PA46 als Ergänzung der Stanyl-Produktfamilie. Für den Bereich Mobilität wurde das Material Xytron G4024T für Wasserpumpen in Zusammenarbeit mit weltweit führenden Herstellern entwickelt. Eine ähnliche Partnerschaft in China führte zu einem Durchbruch bei der Verlängerung der Produktlebensdauer von Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFCs) durch das langlebige Xytron PPS-Material.  Mit den Werkstoffen ForTii PA4T PPA, Akulon PA6 und PA66 sowie Advanced Thermoplastic Composites hat der Rohstoffhersteller außerdem einige Werkstoffe zur weiteren Gewichtsreduzierung von Bauteilen entwickelt.

 Sumika, eine Tochtergesellschaft von Sumitomo Chemical, hat zusammen mit Flex-n-Gate Europe eine Heckklappenverkleidung aus kurzglasfaserverstärktem Polypropylen für das neue DS4-Fließheck von Stellantis produziert. Dazu wurden ein PP mit hoher Fließfähigkeit und kurze Glasfasern mit einer besonderen Schlichte- und Bindetechnologie zu einem maßgeschneidertes Thermofil HP-Compound kombiniert. Der Werkstoff übertrifft die mechanische Eigenschaften eines langglasfasergefüllten PP-Compounds, lässt sich einfach verarbeiten und bildet eine glatte Oberfläche aus. Die kurze Zykluszeit spart Energie und am Ende der Lebensdauer sind die Bauteile vollständig recycelbar. Zu sehen ist die Heckklappenverkleidung in Halle 7.2 auf dem Stand A14.

Gemeinsam präsentieren sich Akro-Plastic, Bio-Fed, AF-COLOR und die K.D. Feddersen auf einem Gemeinschaftsstand in Halle 6, C52. Eine gute Kombination aus Nachhaltigkeit und technischer Performance ermöglicht biomassenbilanziertes PP (auf Basis von Speiseölresten) im langglasfaserverstärkten Akrolen NEXT PP-H LGF 40 2 CI schwarz (8569). Am Stand zu sehen ist der Prototyp eines zusammen mit Ziehl-Abegg realisierten Lüfterrad. Das verwendete Basispolymer weist noch einen negativen CO2-Fußabdruck aus. Als fertiges Compound liegt der Wert bei 0,5 kg CO2eqv/kg. Als Blickfang wird die neue Husqvarna FE 350 Rockstar Edition 2022 von KTM viele Besucher anziehen. An diesem Beispiel werden unter anderem nachhaltige Leichtbau-Lösungen gezeigt, darunter ein Sitzbankboden mit biozirkulärem langglasfaserverstärktem PP. Als weiteren Ansatz zur Senkung des CO2-Fußabdruckes sieht der Hersteller die Produktreihe Precite-E: hiermit kann ein 50%-glasfaserverstärktes PET nicht nur eine günstigere Alternative zu PPA oder PA 6.6 sein, sondern mit 1,8 kg CO2eq/kg auch einen geringen CO2-Footprint anbieten.

Zum ersten Mal ist Exolon in Düsseldorf in Halle F30 am Stand 8B vertreten und zeigt den Stegplattentyp Exolon multi UV Hybrid-X. Die neue Geometrie ist eine komplexe Kombination aus Wänden und Luftkammern, so dass die Halbzeuge für eine gute Wärmedämmung mit einer verbesserten Lichtstreuung sorgen können. Starke mechanische Eigenschaften verbinden sie mit einem optimiertem Flächengewicht.

Das Unternehmen  Paneltim zeigt in Halle 8a am Stand D35 gleichnamige Leichtbauplatten aus PP oder PE mit einem geringen Eigengewicht, hoher Steifigkeit und Biegeeigenschaften.

Wenn in Anwendungen Konstruktionswerkstoffe ein sehr geringes Gewicht und gleichzeitig eine hohe mechanische Stabilität haben müssen, eignet sich der geschlossenporig geschäumte Werkstoff Foamlite von Röchling, den sich Besucher in Düsseldorf in Halle 8a am Stand J12 genauer ansehen können.

Unter der Überschrift „hybride Werkstoffe“ zeigt das Fraunhofer WKI in Halle 7 am Stand SC01 Holzschäume. Als leichter Holzwerkstoff (Dichte 45 bis 200 kg/m³) mit einer offenporigen Struktur eignen sie sich aus ökologischer und ökonomischer Sicht für viele Einsatzbereiche, etwa als Kernmaterial für Leichtbau- oder Sandwichplatten, als Verpackungsmaterial oder auch als Wärme- und Schalldämmung. Holzschäume können problemlos recycelt und nach ihrer Verwendung als Verpackungsmaterial mit dem Altpapier entsorgt werden. Auch als Kernmaterial für neue hybride Werkstoffe eröffnet Holzschaum neue Möglichkeiten – insbesondere für ökologische Leichtbauanwendungen. Der Holzschaum wird dabei mit klassischen Holzwerkstoffen, Metallen, Beton, Kunststoffen oder auch WPC als Decklage kombiniert.

Um das Leichtbaupotenzial verschiedener Werkstoffe zu erhöhen oder Strukturen zu optimieren, empfiehlt Constab Polyolefin Additives in Halle 8A am Stand F20 sein patentiertes, endothermes, chemisches Treibmittel (CFA), zum Beispiel für Sandwichkerne aus strukturellen Verbundwerkstoffen.

Seine aktuelle Entwicklung zeigt CQFD Composites in Halle 5 am Stand D04-19. Das Produkt mit dem Namen Supercore umfasst eine Reihe neuartiger, hochleistungsfähiger, pultrudierter, einfacher Formen aus thermoplastischen Verbundwerkstoffen, die zur Verstärkung größerer und komplexerer Strukturteile in vielen Leichtbauanwendungen, beispielsweise in der Mobilität oder der Windenergie, eingesetzt werden.

Autor: Christine Koblmiller, Redakteurin, Gründerin, Fachjournalistin aus Leidenschaft, überzeugter Leichtbau-Fan.

Mit dem Metamagazin Leichtbauwelt.de habe ich 2018 den Schritt in die Selbständigkeit gewagt und mit Leichtbauwelt ein neues Medienformat im B2B-Umfeld geschaffen. Seit etwa 25 Jahren bin ich Redakteurin für technische B2B-Fachzeitschriften. Für führende Fachmagazine habe ich als eBusiness-Projektmanager Industrie schon 2001 crossmediale Angebote entwickelt und eingeführt, denn die Digitalisierung aller Lebensbereiche hat auch Einfluss auf unser Informationsverhalten. Deshalb bin ich mir sicher, dass sich die Medienbranche wandeln muss. Mehr über mich finden Sie unter Conkomm, auf Xing oder LinkedIn.

„Leichtbau fasziniert und begeistert. Eine Zukunft ohne Leichtbau ist nicht denkbar. Deshalb bin ich sicher, dass Leichtbauwelt.de Inspiration für Ihren Fortschritt ist.“

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