Schaum als Werkstoff

Sie sind leicht und sie können mit individuellen Eigenschaften entwickelt werden: Schäume als Basis für neue Werkstoffe. Eine industrielle Fertigung dieser neuen Materialien, die vor allem den Leicht­bau revolutionieren können, existiert bisher nicht. In einem Zentrum für angewandte Forschung (ZAFH) arbeiten die Hochschulen Karlsruhe, Pforzheim und Reutlingen zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie, dem Natur­wissenschaftlichen und Medizinischen Institut an der Universität Tübingen (NMI) sowie dem Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal in den kommenden drei Jahren an der Entwicklung dieser Werkstoffe und ihrer Fertigung.

Für das zum März 2017 startende Forschungs­vorhaben „Innovative Schaum­strukturen für effizienten Leichtbau“ übergab Wissenschafts­ministerin Theresia Bauer am Donnerstag, 2. März 2017, an der Hochschule Pforzheim den Förderbescheid über knapp 1,5 Millionen Euro an die Wissenschaftler.

Die Schlagwörter Ressourceneffizienz und Energie­einsparung sind in aller Munde. Dem Leichtbau kommt hierbei eine zentrale Funktion zu. Über alle Branchen hinweg suchen Forscher nach Materialien, die das Gewicht reduzieren. Neben den klassischen Leichtbau- und Faser­verbund­werkstoffen gelten Hybrid­werkstoffe als innovatives Zukunfts­werkzeug. In ihnen sind verschiedene Stoffe zu einem Werkstoff kombiniert. Als Basis sollen dabei nun auch Schaumstrukturen dienen, die für sich allein häufig keine ausreichende Festigkeit bieten, um beispielsweise im Fahrzeugbau als tragende Komponenten eingesetzt zu werden. Sie lassen sich aber mit anderen Stoffen kombinieren und erhalten so die geforderte anwendungs­spezifische Stabilität.

Die innovativen Schaumstrukturen weisen allein schon durch ihre Struktur ein deutlich geringeres Gewicht auf. Durch die Kombination mit anderen Stoffen lassen sich maß­geschneiderte Materialien entwickeln, deren Eigenschaften und Verhalten ganz gezielt auf den jeweiligen Anwendungs­fall abgestimmt werden kann. Das Potenzial dieser neuen Werkstoffe ist groß, doch bisher befindet sich ihre Entwicklung noch im Anfangsstadium. Gefördert durch das Land Baden-Württemberg und Struktur­fonds­mittel der Europäischen Union (EFRE) werden die Wissenschaftler sich diesen Fragen intensiv widmen.

Die Vielzahl der Möglichkeiten der neuen Verbundstoffe auf Schaumbasis führt zu einer eigenen neuen Werkstoff­klasse beziehungsweise -kategorie. Von der Fahrzeug­industrie über den Maschinen­bau bis zur Luft- und Raumfahrt sind Einsatz­möglichkeiten denkbar. Das Potenzial dieser Stoffe für die Industrie ist bisher nicht wirklich verifiziert. In Baden-Württemberg bietet der Leichtbau insbesondere auch für kleinere und mittlere Unternehmen sehr gute Markt­chancen, denn hier verfügen Forschungs­einrichtungen und Unternehmen über eine herausragend breite und gleichzeitig tiefe Expertise im Bereich der Forschung, Entwicklung und Anwendung.

Marktpotenziale und Fertigungs­möglichkeiten der neuen Werkstoffe entwickeln die Wissenschaftler in dem neuen Forschungs­projekt zusammen mit der Indutherm Erwärmungs­anlagen GmbH aus Walzbachtal, der Tinnit GmbH und der BTE GmbH aus Karlsruhe, der Mayser GmbH in Lindenberg und der cirp GmbH aus Heimsheim. Der stetige Austausch zwischen Theorie und Praxis wird in dem Projekt „Innovative Schaumstrukturen für effizienten Leichtbau“ (InSeL) auch durch die Landes­agentur Leichtbau – BW sowie die Industrie- und Handels­kammern Nordschwarzwald und Karlsruhe begleitet. Die ZAFH-Forschungsinitiative „InSeL“ positioniert sich damit gesamtheitlich als eine neue Plattform für innovative Leichtbau­konzepte, die sowohl für Forschungs­einrichtungen als auch für interessierte Unternehmen offen ist und nach der Förderung dann auch „auf eigenen Beinen“ stehen möchte.

HS Pforzheim / DE