Entwicklung modular aufgebauter Mehrlagenverbunde mit maßgeschneiderten thermischen, elektrischen und EMV-Eigenschaften auf Basis von Bio-Polyestern (BioTREC)

AUFGABENSTELLUNG | MOTIVATION

Für anspruchsvolle Anwendungen in der Elektronik, Automobilindustrie sowie Luft- und Raumfahrt werden zunehmend leichte, multifunktionale Faserverbundkunststoffe benötigt, die neben hoher mechanischer Leistungsfähigkeit zusätzliche Funktionen wie Beheizbarkeit, EMI-Abschirmung sowie elektrische und thermische Leitfähigkeit bzw. Isolierung integrieren. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und den Einsatz biobasierter sowie rezyklierter Materialien.
Hier besteht Forschungsbedarf an neuartigen mehrlagigen Hochleistungshalbzeugen, bei denen einzelne Lagen gezielt definierte Funktionen übernehmen. Durch ein variables Layer-Stacking sollen unterschiedliche Eigenschaftsprofile erzeugt werden können, um die Halbzeuge flexibel an verschiedene Anwendungsanforderungen anzupassen. Eine besondere Herausforderung liegt dabei in der Kombination biobasierter thermoplastischer Polymermatrices, funktionalisierter Additive und rezyklierter Kohlenstofffaserstrukturen sowie in der Entwicklung geeigneter Fertigungs- und Kontaktierungskonzepte.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel des Projektes BioTREC ist die Entwicklung nachhaltiger, beheizbarer und mehrlagiger Hochleistungshalbzeuge für Leichtbaukomponenten. Diese sollen eine homogene Temperaturverteilung, EMI-Abschirmung sowie gezielt einstellbare elektrische und thermische Eigenschaften aufweisen.
Dazu werden biobasierte thermoplastische Polymere, funktionalisierte Additive und rezyklierte Kohlenstofffaservliese kombiniert. Ein angepasster Pressprozess, geeignete Flächenkontaktierungen sowie multiphysikalische Materialmodelle sollen die Herstellung und Auslegung der neuen Multilagenverbunde ermöglichen.

NUTZEN | AUSBLICK

Das Projekt ermöglicht multifunktionale Leichtbaukomponenten, die Beheizbarkeit, Abschirmung sowie elektrische und thermische Funktionen in einem Materialsystem vereinen. Durch den Einsatz biobasierter Polymere und rezyklierter Kohlenstofffasern wird zugleich die Nachhaltigkeit im Faserverbundleichtbau verbessert.
Die entwickelten Halbzeuge, Prozessdaten und Materialmodelle unterstützen insbesondere KMU bei der effizienten Auslegung und Herstellung anwendungsspezifischer Bauteile für anspruchsvolle Einsatzbereiche.