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Forscher in Schkopau entwickeln neuen Kautschuk für die Reifenindustrie

Spritsparen Forscher in Schkopau entwickeln neuen Kautschuk für die Reifenindustrie

Am Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum (PAZ) in Schkopau vor den Toren Halles wird unter anderem an leichteren Autokarossen und wiederaufbereiteten LKW-Reifen geforscht.

Michael Filipp überprüft an einer Anlage das Verformungsverhalten eines Kunststoffs.

Quelle: Fraunhofer PAZ

Schkopau. Braucht das Auto der Zukunft noch einen Fahrer? Lässt es sich bald wie bei James Bond mit dem Handy lenken? Wechselt es gar auf Knopfdruck die Farbe? Manches ist heute schon möglich, ob es sich durchsetzt, ist offen. „Auf jeden Fall muss das Auto der Zukunft aber weniger verbrauchen als heute. Daran arbeiten wir im PAZ“, sagt Michael Bartke. Unter seiner Leitung wird am Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum (PAZ) in Schkopau vor den Toren Halles unter anderem an leichteren Autokarossen und wiederaufbereiteten LKW-Reifen geforscht.

Hinter dem PAZ stehen zwei Fraunhofer-Institute – das für Angewandte Polymerforschung (IAP) in Potsdam und das für Werkstoffmechanik (IWM) in Halle. Bartkes Aufgabe ist es, die Kompetenzen beider Einrichtungen zu bündeln. Aus Sicht des Wissenschaftlers läuft das hervorragend. Die Autoindustrie stehe Schlange, um im PAZ nach neuen Produkten forschen zu lassen.

Namen nennt der Professor nicht. Unter den Kunden seien aber große Industriekonzerne. Was nicht verwundert, da Fraunhofer anwendungsorientierte Forschung betreibt. Keine andere Forschungseinrichtung melde so viele Patente an, sagt Bartke und führt in das Herzstück des PAZ, die Multifunktionspilotanlage. Die Entwicklung neuer Rezepturen und Produkte im Labor ist das eine, ihre Herstellung im industrienahen Maßstab das andere. Die Halle mit ihren 16 Metern Höhe, den sich zum Teil über mehrere Etagen erstreckenden Reaktoren, den Kühlrohren und Versorgungsleitungen könnte gut und gerne zu einer der Chemiefabriken im Schkopauer Industriepark gehören. Überdimensioniert sei die Halle keineswegs, sagt Abteilungsleiter Ulrich Wendler.

 „Wir können hier eine große Anzahl technisch relevanter Verfahren im industrienahen Maßstab abbilden.“ Soll heißen, dass man auch tonnenschwere Mustermengen bereitstellen kann. Für eine Forschungseinrichtung sei das in dieser Art einmalig, sagt er. Und fügt hinzu: Dennoch müssen wir bald schon erweitern.

Anbauflächen für Kautschukbäume sind begrenzt

Seit geraumer Zeit befassen sich die PAZ-Forscher mit der Zusammensetzung runderneuerter LKW-Reifen. „Wir wollen synthetischen Kautschuk so optimieren, dass er Naturkautschuk ersetzt“, sagt Wendler. Denn die Anbauflächen für Kautschukbäume sind begrenzt. Obendrein bringt der Pilzbefall ganzer Plantagen die weltweite Gummiproduktion in Gefahr. Als Füllmaterialien eignen sich recycelte Gummimehle, Ruß oder Silikate. Auf die Mischung kommt es an. Denn die Reifen sollen lange halten, gut auf der Straße haften, Nassgrip haben und obendrein den Kraftstoffverbrauch spürbar reduzieren. Hört sich nach der Quadratur des Kreises an.

Aber einige Erfolge habe man schon erzielt, sagt Wendler. Und man werde weiter forschen. Der Markt sei groß, schon heute seien mehr als 40 Prozent der LKW-Reifen runderneuert. Im Institut in Halle erleben die neuen Kautschukmischungen ihren ersten Härtetest. Bestehen sie den, ordern die Auftraggeber größere Mengen, um Reifen daraus zu fertigen, die sich dann auf der Straße bewähren müssen.

Um Sprit zu sparen, müssen Autos auch leichter werden. Also Metall raus aus den Karossen und Kunststoff rein. Auch hierbei ist das PAZ, das es im Oktober seit zehn Jahren gibt, Partner der Industrie. In einer hellen Werkhalle sind einige Auto-Frontteile zu sehen. Alle komplett aus Kunststoff. „Der Anteil der nicht metallischen Teile in modernen Autos liegt derzeit bei rund 25 Prozent“, sagt Peter Michel. Beim Karbon-Vorreiter BMW i3 sogar bei 40 Prozent. Dieser Wert ließe sich noch auf knapp 50 Prozent steigern. Michel, der seit 2014 das Geschäftsfeld Polymeranwendungen am Fraunhofer IWM in Halle leitet und zugleich Chef der Polymerverarbeitung im Schkopauer PAZ ist, weiß, wovon er spricht. Denn der Westfale war zuvor bei einem großen Kunststoffverarbeiter in der Automobilindustrie tätig.

Große und tonnenschwere Maschinen

Der hintere Teil der Halle ähnelt einer Weberei mit großen Garnspulen. Die Fäden – mit Kohlenstofffasern, Glasfasern oder Naturfasern verstärkte Kunststoffe – enden in Maschinen, die daraus im thermoplastischen Verfahren Platten fertigen. Diese, erklärt Michel, können biegsam oder steif und sogar beides zugleich sein, je nach Schichtung der Platten und Anordnung der Fasern. Das PAZ verfügt zudem über Maschinen, die zur Versteifung oder als Unterbau Plastikgitter aufspritzen können. Die Kunst sei es, so der Wissenschaftler, alles in einem Arbeitsschritt zu können. Die Maschinen dazu hat das PAZ auch. Sie sind groß und tonnenschwer. Die Vorteile der hier hergestellten faserverstärkten Hybridstoffe: Sie sind besonders leicht, können schwere Metallkonstruktionen im Auto ersetzen, was wiederum Kraftstoff spart.

Zudem sei die Produktionszeit thermoplastischer Kunststoffe zehn Mal kürzer als die von Duroplastteilen. Das Potenzial dieser Forschungen scheint groß zu sein. Bis 2018 soll das PAZ jedenfalls für 15 Millionen Euro erweitert werden. Seit 2005 ist die Zahl der Mitarbeiter von 13 auf heute 31 gewachsen. Und mit der Investition, so erklärt PAZ-Chef Bartke, sollen weitere
18 Wissenschaftler hinzu kommen. „Wir müssen unsere eigene Forschung ausbauen, um weiter Partner für die Industrie sein zu können“, sagt er. Bei Fraunhofer kann man zufrieden sein mit den Schkopauern. Die Forschungseinrichtung legt von jeher großen Wert auf das Einwerben von Drittmitteln. „Wir finanzieren uns zu 70 Prozent aus Mitteln der Industrie – ein Spitzenwert deutschlandweit“, so Bartke.

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