NFKlightDESIGN – Entwicklung von naturfaserverstärkten Automobilbauteilen mit leichtbauoptimierten Füge- und Kaschierverfahren
Projektleiter: Katrin Ganß
Projektnummer: KK5087807KU1
Laufzeit: 01.01.2023 – 31.12.2025
Aufgabenstellung
Ziel des Projektes NFKlightDESIGN war die Entwicklung eines naturfaserbasierten, gewichtsoptimierten Verbundmaterials, das hochwertige Dekoroberflächen mit der Möglichkeit der Anwendung innovativer Laser-Verbindungstechnik vereint. Durch eine optimierte Oberflächengüte der NFK-Träger wurde der Verzicht auf Ausgleichsschichten und der Einsatz von Dünnschichtkaschierungen ermöglicht. In Kombination mit laserbasierten Fügeverfahren konnte so eine signifikante Gewichtsreduktion der Trägermaterialien gegenüber dem Stand der Technik realisiert werden. Die Kernaufgabe des TITK lag in der Prozessentwicklung für NFK-Träger mit optimierter Oberflächenqualität. Hierbei wurden spezifische Schichtaufbauten und Verarbeitungsstrategien für leichte Halbzeuge erarbeitet, um die Anforderungen an eine hochwertige Optik und Haptik zu erfüllen.
Ergebnisse
Die Arbeiten des TITK führten zu Verbundwerkstoffen, die Gewichtseinsparungen von 10-20% beim Trägermaterial und beim Dekor ermöglichen. Es zeigte sich allerdings, dass sehr niedrige Flächengewichte von weniger als 1.000 g/m² die mechanische Performance und das Umformverhalten negativ beeinflussen. Das Ziel der Oberflächenoptimierung wurde durch cellulosische Decklagen (bis 300 g/m²) erfolgreich erreicht. Diese ermöglichen den Einsatz leichter Dekore ohne Ausgleichsschichten und bieten positive Nebeneffekte wie verbesserte Schlagzähigkeit, Emissionswerte und Haftung. Rückseitige Anpassungen der Oberfläche ermöglichen eine bessere Schweißbarkeit von Funktionselementen im Laserdurchstrahlschweißen und führen bei Auswahl geeigneter Materialkombinationen zu einer Reduzierung des Materialverzugs der Schichtaufbauten.
Anwendung
Die Forschungsergebnisse zielen maßgeblich auf eine Anwendung im automobilen Innenraum ab, besitzen dabei aber eine hohe branchenübergreifende Relevanz. Der Einsatz von Naturfasern adressiert das steigende Umweltbewusstsein und den Wunsch nach ökologisch nachhaltigen Materialien. Die Entwicklungsergebnisse haben großes Nutzungspotenzial im höherpreisigen Anwendungsbereich (Bauteile für gehobenes Preissegment), wo bevorzugt kleine Stückzahlen und eine hohe Varianz der Teile gegeben ist.
