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Eine hocheffiziente Spezialformel für ein Epoxidharz wurde an der TU Wien entwickelt.
Die notwendige Energie zur Aushärtung von Faserverbundwerkstoffen wird damit um 99,9% reduziert.
Hannover/Wien (tu) - In vielen Industriebereichen spielen Faserverbundwerkstoffe heute eine wichtige Rolle – im
Automobil- und Schiffsbau, in der Luft- und Raumfahrt, oder auch in der Windenergie. Diese Werkstoffe bestehen
aus Karbon- oder Glasfasern, die von Epoxidharz als Bindemittel fixiert werden. Sie haben ausgezeichnete Materialeigenschaften,
doch die Herstellung und Aushärtung von Faserverbundwerkstoffen ist kompliziert und teuer. Oft sind hohe Temperaturen
und sehr große Öfen nötig, um die Bauteile auszuhärten, das ist teilweise mit hohen Energiekosten
verbunden.
Das soll sehr bald der Vergangenheit angehören. Dem Forscherteam von Prof. Robert Liska (Institut für
Angewandte Synthesechemie, TU Wien) gelang es, eine völlig neuartige Technologie für das Aushärten
von Epoxidharzen zu entwickeln. Mittels "Frontal Polymerisation" kann die Aushärtung des Materials
bei Bedarf durch einen lokalen Licht- oder Temperaturimpuls gestartet werden. Innerhalb von Sekunden verändert
sich das neue Material somit völlig und geht vom flüssigen in einen festen Zustand über. Die spezielle
Epoxidharz-Formel, die das möglich macht, wurde von der TU Wien bereits patentiert.
Das Bindemittel, das man einschalten kann
Epoxidharze gehören heute zu den Standard-Kunststoffmaterialien und werden in der Industrie nicht nur für
Faserverbundwerkstoffe sondern auch für viele andere Zwecke eingesetzt. Man verwendet sie etwa um elektronische
Bauteile zu isolieren oder um mechanische Teile zu fixieren.
Bei der Epoxidharz-Aushärtungstechnologie, die nun an der TU Wien entwickelt wurde, löst man mit Hilfe
von Licht spezielle chemische Reaktionen aus, die das Material in sehr kurzer Zeit fest werden lassen. Genau an
dem Punkt, an dem das Licht auf das Harz trifft, wird eine Reaktion gestartet, die Wärme freisetzt. Diese
Wärme breitet sich im Material aus und setzt eine chemische Kaskade in Gang. In einem Faserverbundwerkstoff,
wo das Harz als Bindemittel dient, um Fasern oder Partikel zusammenzuhalten, funktioniert das genauso.
„Der entscheidende Vorteil dieser Methode ist, dass man nicht wie bei anderen lichthärtenden Materialien das
gesamte Harz beleuchten muss“, erklärt Liska. „Es genügt, irgendeinen beliebigen Punkt mit Licht zu treffen.
Der Rest härtet dann ganz von alleine, ohne weiteren Energieeintrag, aus.“ Bisher hat man im Bereich der Faserverbundwerkstoffe
meist Zweikomponenten-Formulierungen verwendet. Sie werden zunächst direkt vor Ort mühsam zusammengemischt
und müssen dann sehr schnell verarbeitet werden, bevor sie zum Teil unter hohem Zeit- und Energieaufwand ausgehärtet
werden können.
„Mit unseren neuesten Weiterentwicklungen haben wir sogar erreicht, dass eine einfache Taschenlampe genügt
um die Härtungsreaktion zu starten“, erklärt Dipl.- Ing. Christoph Schnöll, Leiter des Teams CURRATEC,
das sich mit der Kommerzialisierung dieser Technologie beschäftigt. „Das ist ein absolutes Novum“, betont
Schnöll. „Wenn man daran denkt, dass Anstelle eines großen Industrieofens nur mehr eine kleine Taschenlampe
notwendig ist, kommt man sehr schnell auf eine Energieeinsparung von über 99,9%.“
Die Aushärtezeit kann teilweise von Tagen auf Minuten oder Sekunden reduziert werden. Die neue Aushärtungsart
läuft innerhalb des Materials und von der unmittelbaren Umgebung weitgehend entkoppelt ab. Dadurch kann Epoxidharz
beispielsweise auch unter Wasser vollständig aushärten. Dazu kommen ausgezeichnete Lagerstabilität
und der Wegfall umweltkritischer Reagenzien. Damit ergeben sich viele neue Anwendungsmöglichkeiten. Das Forscherteam
rund um Robert Liska und Christoph Schnöll ist nun auf der Suche nach Industriepartnern, um in weiteren Machbarkeitsstudien
das Epoxidharzsystem für definierte Anwendungen zu testen und zu optimieren.
Mehr über das neue Harz:
http://www.tuwien.ac.at/curratec
Auf der Hannover Messe vom 1.4. bis 5.4.2019 wird diese Technologie gemeinsam mit anderen Innovationen der TU Wien
als „Industrial Supply“ präsentiert – in Halle 3 auf Stand H20, organisiert von der WKO. Dort präsentiert
die TU Wien auch:
- Neue Hochleistungswärmespeicher zur Integration in
industrielle Produktions-sowie Kraftwerksprozesse mit Leistungen von hundert Kilowatt bis hunderte Megawatt ermöglichen
eine energetisch hoch effiziente Nutzung von Abwärmeniveaus von bis zu 850 °C.
- Hochdynamische Wärmespeicher, die für Abwärme
bis 400 °C ideal und damit für das Vorwärmen von Katalysatoren von Verbrennungskraftmaschinen geeignet
sind und damit die Schadstoffemissionen von Fahrzeugen bei kurzen Fahrten drastisch reduzieren können.
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flexible Produktion wertvoller Energieträger, wie Bio-Benzin, Wasserstoff, Synthesegas mit Systemwirkungsgraden
von 50, 65% bis 80 %: durch Zweibett-Wirbelschicht-Dampfvergasung
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und Bauteile mit komplexen physikalischen Eigenschaften, insbesondere für Strömungstechnik, Elektromagnetismus,
mechanische Belastungen, Akustik, Nanooptik etc. – sowie deren Verknüpfungen und Rückkoppelungen; ist
extrem präzise, schnell und effizient, und lässt sich in bestehende Softwarelösungen integrieren.
Kostenlose freie Lizenz: ngsolve.org
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Wellen höchste Dynamik und erhöhte Sicherheit bei reduzierter Baugröße und gesenkten Kosten
– z.B. für Schwungräder, die Elektrizität mechanisch speichern können.
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erregte sowie Reluktanz-Motoren mit sensorloser Regelung sind Antriebe höchster Zuverlässigkeit für
höchste Effizienzansprüche (IE4) und werden durch die reduzierten Kosten in Produktion und Wartung als
Ersatz für wenig effiziente Asynchronmaschinen attraktiv.
- Planetenmotor: ein neuartiger industrieller Elektro-Antrieb
für höchste Leistungsdichte und zu verringerten Kosten; bis zu 50% mehr Leistung als Motoren herkömmlicher
Bauart, höchste Energieeffizienz über gesamten Einsatzbereich, extrem kompakte bzw. flache Bauweise möglich;
Multirotorstruktur (ein Stator mit vier/ sechs/ acht/ … Rotoren) bei gleichzeitig reduziertem Materialbedarf für
den Stator
Nähere Informationen über den Auftritt der TU Wien auf der Hannover Messe:
http://www.tuwien.ac.at/HM2019
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