Automaker Porsche maakt gebruik van de voordelen van organische materialen in toepassingen in de automobielindustrie. De nieuwe 718 Cayman GT4 Clubsport beschikt over lichaamsdelen gemaakt van natuurlijke vezels composietmaterialen ontwikkeld in het Application Center for Wood Fiber Research HOFZET, dat deel uitmaakt van het Fraunhofer Institute for Wood Research, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, samen met het Instituut voor Bioplastics en Biocomposieten IfBB van de Hogeschool voor Toegepaste Wetenschappen en Kunsten van Hannover.

Registratiestatistieken geven aan dat nieuwe auto's steeds zwaarder worden, bijvoorbeeld door verbeterde veiligheidsfuncties en meer elektronische apparatuur. Deze gewichtstoename betekent ook een hoger brandstofverbruik, aspecten die in strijd zijn met het algemene doel om CO . te verminderen ₂ uitstoot. Gewicht is ook een belangrijke factor voor e-auto's, omdat ze grotere en dus zwaardere batterijen nodig hebben om het bereik te maximaliseren, een beslissend verkoopcriterium. Overeenkomstig, nieuwe ontwikkelingen in lichtgewicht design zijn een absolute voorwaarde voor echt efficiënte e-cars. Volgens een onderzoek door bedrijfsadviseurs van McKinsey, het aandeel lichtgewicht onderdelen in auto's zal in 2030 moeten stijgen van 30 naar 70 procent om de toename van het voertuiggewicht als gevolg van elektrische aandrijvingen en motoren te compenseren.

Tot nu toe waren lichtgewicht staalsoorten en koolstofvezelversterkte kunststoffen de favoriete oplossing. Maar deze oplossing heeft ook nadelen:het brengt aanzienlijke uitdagingen met zich mee op het gebied van bewerking, reparatie en recycling. Ten tweede, het vervaardigen van deze materialen is zeer energie-intensief, aftrekken van het positieve milieuaspect van gewichtsvermindering.

Goede aanvulling op koolstofvezels

Onderzoekers van Fraunhofer WKI stelden daarom de vraag of andere vezelachtige materialen zouden kunnen worden gebruikt om het gewicht van de componenten te verminderen, alleen koolstofvezels gebruiken op die plaatsen waar ze een structureel voordeel vertegenwoordigen. Ze onderzochten verschillende gemakkelijk beschikbare ecologische materialen op hun technische eigenschappen, beschikbaarheid en kostenefficiëntie, aangezien een haalbare oplossing voor de industrie positieve technische, ecologische en economische effecten.

Natuurvezelversterkte kunststoffen bleken de oplossing. Als componenten in organische composieten, plantaardige vezels zijn een duurzaam alternatief voor lichtgewicht voertuigcarrosserieën. De biogene component verbetert de ecologische impact van industriële hoogwaardige composietmaterialen tijdens de productie, gebruik en verwijdering.

economisch gesproken, het gebruik van hernieuwbare grondstoffen is gunstig omdat natuurlijk vlas, hennep, hout- en jutevezels zijn minder duur dan koolstofvezels en vereisen minder energie om te vervaardigen. Dus de voordelen van gewichtsvermindering komen niet met een onbetaalbaar prijskaartje.

En er zijn nog meer voordelen bij industriële verwerking en bij toepassingen in het voertuig:de natuurlijk gegroeide structuur van organische composieten geeft materialen akoestische dempingseigenschappen en vermindert versplintering, wat belangrijk is bij een aanrijding.

Porsche start serieproductie

Deze argumenten waren overtuigend genoeg voor Porsche. Krachten bundelen met Porsche Motorsport, wetenschappers van Fraunhofer WKI testten eerst organische materialen op seriegereedheid onder extreme omstandigheden op een Porsche Cayman GT4 Clubsport met behulp van het mobiele ontwikkelingslaboratorium van het Duitse raceteam "Four Motors".

"De derde generatie van de 'Bioconcept-Car' rijdt sinds 2015 op het circuit. De tests combineren het voordeel van extreme stress met een voertuig dat na aanpassingen ook straatlegaal is. Het partnerschap met Porsche AG maakt ook ontwikkeling mogelijk onder de realistische omstandigheden van een autofabrikant, " zegt Ole Hansen, projectmanager bij het Fraunhofer WKI Application Center for Wood Fiber Research HOFZET. "We hebben de materiaaleigenschappen de afgelopen vier jaar continu kunnen verbeteren."

Het Duitse federale ministerie voor Voedsel en Landbouw BMEL erkende de potentiële voordelen van natuurlijke vezels vanaf het allereerste begin en begeleidt het project nog steeds als een strategische partner. De BMEL bevordert de ontwikkeling van biogene lichtgewicht componenten in het financieringsprogramma "Renewable Resources" met het centraal coördinerend agentschap voor hernieuwbare hulpbronnen, Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. FNR.

De jarenlange ervaring met de 'Bioconcept-Car' werden geïntegreerd in de materiaalontwikkeling voor de onderdelen van de nieuwe 718 Cayman GT4 Clubsport, de eerste auto in serieproductie met carrosseriedelen gemaakt van een composietmateriaal van natuurlijke vezels. De bestuurders- en passagiersdeuren en de achtervleugel zijn gemaakt van een mengsel van organische vezels. En de Cayman is een echt lichtgewicht, met een gewicht van slechts 1320 kilogram. Een factor hierbij is de 60 procent gewichtsbesparing door het gebruik van organische composietmaterialen in plaats van staal in de deuren.

Het composietmateriaal bestaat uit een thermohardend polymeermatrixsysteem versterkt met organische vezels. Er wordt gebruik gemaakt van een gaas van organische vezels omdat de grondstoffen goed beschikbaar zijn, het vertoont een hoge treksterkte, en is bijzonder fijn, homogeen en drapeerbaar, gemakkelijk passende onderdeelvormen. Het gemak waarmee het op precieze afmetingen kan worden geproduceerd, vergemakkelijkt de bewerking en kwaliteitsborging, zelfs in combinatie met andere conventioneel vervaardigde componenten.

Basis voor grootschalige productie

Deze aspecten zijn een belangrijke voorwaarde voor grootschalige productie. Fraunhofer WKI hield ook rekening met andere factoren in haar onderzoeken, inclusief concepten voor recycling of hergebruik aan het einde van de levensduur en opschalingsbenaderingen voor onderdelen die in grotere hoeveelheden moeten worden geproduceerd.

"Na uitgebreide tests onder extreme omstandigheden op het circuit zijn we doorgegaan met het evalueren van onze onderdelen. wat uiteindelijk leidde tot de conclusie dat deze ecologisch gunstige organische materialen voldoen aan de criteria voor volumeproductie, " voegt Ole Hansen toe.

Smudo, frontman van de populaire Duitse rapgroep "Fantastische Vier" en vaste piloot van de Four Motors "Bioconcept-Car, " heeft zijn praktische levensvatbaarheid getest, evenals een bijzondere passagier die afgelopen augustus een proefrit maakte op het circuit van de Nürburgring:de Duitse minister van Voedsel en Landbouw, Julia Klöckner.