286 - Innovatives Verfahren zur Herstellung nachhaltiger Sandwichstrukturen

Herausforderung

Leichtbaustrukturen in Sandwich-Bauweise sind in vielen technischen Anwendungen gefragt, weil sie zugleich leicht und stabil sind. Bisher eingesetzte Materialien, wie klassische Holzfaserplatten oder teure synthetische Fasern (z. B. Glas- oder Carbonfasern), bringen jedoch Einschränkungen mit sich: Holzfaserplatten lassen sich meist nur zu ebenen Platten verarbeiten und genügen oft nicht hohen technischen Anforderungen, während synthetische Fasern kostenintensiv und ihre Herstellung ressourcenaufwendig ist. Nachhaltige, flexible und leistungsfähige Alternativen fehlen bislang.

Unsere Lösung

Das patentierte Verfahren der TU Clausthal revolutioniert die Herstellung von Sandwichstrukturen mit Naturfaser-Kern. Kern des Ansatzes ist ein Schüttgut aus pflanzlichen Lignocellulosefasern (wie Holz-, Stroh- oder recycelte Textilfasern), das mit einem speziellen Harz und gegebenenfalls Zusatzstoffen vermischt wird. Dieses Faser-Schüttgut wird zwischen zwei trockene textile Decklagen – etwa aus technischen Textilien wie Gewebe oder Vlies – eingebracht und anschließend unter Hitze und Druck verpresst.

Besonders dabei: Das Schüttgut enthält so viel Harz, dass während des Pressprozesses überschüssiges Harz in die Textillagen eindringt („infiltriert“) und dort aushärtet. Auf diese Weise entsteht eine fest verbundene, tragfähige Einheit aus hochbelastbaren Decklagen und verstärktem Naturfaserkern – und der Materialverbund kann nicht nur als ebene Platte, sondern auch in komplexen, dreidimensionalen Formen hergestellt werden. Selbst das Einbetten von Funktionselementen wie Kabeln oder Sensoren im Materialkern ist möglich.

Vorteile

• Nachhaltig & ressourcenschonend: Einsatz nachwachsender, lokal verfügbarer Naturfasern und Recyclingmaterialien möglich.
• Hohe Performance: Kombination aus technischen Textilien und gezielt infiltriertem Harz führt zu ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, vergleichbar mit hochpreisigen Verbundwerkstoffen.
• Formvielfalt: Herstellung nicht nur ebener Platten, sondern auch individuell geformter, gewölbter und funktionsintegrierter Bauteile.
• Kosteneffizienz: Wegfall teurer vorimprägnierter Halbzeuge (Prepregs), Standardverfahren und -maschinen der Holzwerkstoffindustrie können genutzt werden.
• Funktionseinbettung: Elektrische Leitungen, Rohre oder Sensoren lassen sich direkt im Materialkern unterbringen – ohne zusätzliche Montageschritte.
• Witterungs- und Fäulnisbeständig: Durch das duroplastische Harz wird das Endprodukt resistent gegenüber Feuchtigkeit und Mikroorganismen.

Entwicklungsstand

Das Verfahren wurde im Labormaßstab mit verschiedenen Naturfasern erfolgreich umgesetzt. Erste Sandwichplatten und Bauteile mit Wandstärken bis 45 mm konnten getestet werden. Als Harzsysteme wurden insbesondere effiziente Epoxidharze mit optimalen Verarbeitungseigenschaften eingesetzt. Die Prozessführung erfordert keine Spezialpressen, sondern ist mit gängigen, industrietauglichen Heißpressen realisierbar.