Bei der Bewehrung von Composites werden Naturfasern als effiziente, nachhaltige Alternative zu synthetischen Hochleistungsfasern für die Leichtbaubranche immer wichtiger. Einige der biobasierten Verbundwerkstoffe sind Sieger des diesjährigen JEC Composites Innovation Award, darunter ein Snowboard von silbaerg aus Hanftapes von FUSE.

FUSE hat es sich zur Aufgabe gemacht, für biobasierte Faserrohstoffe technische Hochleistungsanwendungen zu erschließen und dabei die gesamte Wertschöpfungskette vom Rohstoff auf dem Feld bis zum fertigen Composite-Produkt mitzudenken. Derzeit läuft ein Projekt zur Herstellung eines hanfbasierten Alpinskis. Das geförderte Vorhaben startete im Januar 2023 und hat eine Laufzeit von drei Jahren.

Als Partner für die Gelegefertigung ist KARL MAYER Technische Textilien mit im Boot. Auf der Multiaxialwirkmaschine COP MAX 5 des Composite-Spezialisten der KARL MAYER GROUP werden die FUSE-Hanftapes für ihre anspruchsvolle Aufgabe im Wintersport zu Verstärkungstextilien verarbeitet, die in hochleistungsfähigen Composites zum Einsatz kommen.

Zur bevorstehenden JEC World in Paris und zur Techtextil in Frankfurt am Main wird der HanfSki ein Highlight auf dem Stand der KARL MAYER GROUP sein.

 

Ein Sport in und mit der Natur

Skifahren verbindet Sport mit Naturerlebnis – dies umso mehr, wenn das Equipment aus biobasierten Materialien besteht. Im Ski-Bereich gibt es heute bereits innovative biogene Verstärkungsmaterialien für Composites, allerdings nur verarbeitet in Kleinserien durch Ski-Manufakturen. Bei dem HanfSki-Vorhaben soll eine Lösung entstehen, die eine Ski-Herstellung mit Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen und Abfallströmen im Industriemaßstab möglich macht. An dem Projekt beteiligen sich neben Forschungseinrichtungen auch Unternehmen aus Deutschland und Österreich.

 

FUSE-Tapes aus Hanf punkten ökologisch und ökonomisch

Um eine Ski-Produktion mit verbesserter Umweltbilanz und geschlossenem Stoffkreislauf zu erreichen, wird der Ski-Kern aus Abfallströmen ehemaliger Ski-Endprodukte hergestellt und die bisherigen Prepregs aus glasfaserverstärkten Kunstoffen werden durch biobasierte Varianten ersetzt. Grundlage der umweltfreundlichen Halbzeuge ist das hanffaserbasierte UD-Tape FUSE HMP, das mit Bio-Harz imprägniert wird. In den Tapes wird Hanf als Industriefaser genutzt.

„Industriefaser bedeutet zum einen, dass diese Faser sehr effektiv herstellbar ist, d. h. automatisiert in großen industriellen Prozessen, zum anderen, dass die Qualität der Fasern immer gleich ist, um gleiche Eigenschaften im Produkt zu gewährleisten. Ein Naturprodukt kann dies nicht bieten, aber es gibt verschiedene Mittel und Wege, trotzdem eine gleichbleibende Qualität liefern zu können“, sagt Lovis Kneisel, CEO von FUSE.

Die UD-Tapes von FUSE haben sich in Vorversuchen vor allem als Decklage in Sandwichelementen bewährt. Sie können trocken durch Handlaminierung oder nass als Prepreg verarbeitet werden. Während entsprechende flachsfaserbasierte Sandwichelemente bereits Stand der Technik sind, handelt es sich bei den UD-Tapes FUSE HMP auf der Grundlage von Hanf um eine Innovation. Die Tapes werden mit variablen Flächengewichten zwischen 100 und 250 g/m2 angeboten und lassen sich zu Composite-Bauteilen mit individuellen Eigenschaften verarbeiten.

Die biobasierten Rohstoffe von FUSE stammen zu 100 % aus nachhaltigem regionalen Anbau in Europa. Die Lieferkette ist damit kurz, direkt und transparent. Eine hohe durchgängige Lauflänge von bis zu 500 m je Rolle und eine kurze Prozessführung durch eine direkte Flächenbildung aus der Faser machen FUSE zudem effizienter als andere naturfaserbasierte flächige Halbzeuge am Markt.

 

Verarbeitungspremiere auf der COP MAX 5

Für das HanfSki-Projekt wurden die UD-Tapes FUSE HMP auf einer COP MAX 5 zu textilen Verstärkungsflächen verarbeitet. Die Multiaxialwirkmaschine ist für die Herstellung von multiaxialen Gelegen aus Carbonfaserbändern prädestiniert. Nun wurde ein Modell im Technikum von KARL MAYER Technische Textilien erstmals für den Einsatz von Tapes aus Naturfasern genutzt. Bei der Anlieferung der Rollen mit den Hanftapes waren Anwendungstechniker Kay Burkhardt und sein Team sehr gespannt auf die folgende Verarbeitung auf der COP MAX 5. Schon nach wenigen Laufmetern war klar: Das biobasierte Material läuft problemlos und ohne Drehzahlverluste. Die gefertigten bi- und triaxialen Gelege zeigen eine gleichmäßige Faserverteilung und haben die gewünschten Flächengewichte.

Kay Burkhardt freut sich über diesen Erfolg. Auf der COP MAX 4 hat das Team der Anwendungstechnik bereits problemlos Endlosgarne aus Flachs verarbeitet. Mit dem Einsatz von Tapes ist ein weiterer Schritt in Richtung Nutzung biobasierter Composites gelungen.

„Werden Naturfasertapes statt -garne verwendet, entfällt die Spinnerei, die Wertschöpfungskette wird kürzer und damit effizienter. Zudem können bei gleicher Performance in Tapes mit unidirektionaler Faserausrichtung kürzere und damit kostengünstigere Faserstoffe eingesetzt werden. Die Faser entfaltet aufgrund der fehlenden Garndrehung und der damit lastgerechten Ausrichtung ein Optimum an Performance“, sagt Kay Burkhardt.

Mit Know-how und Maschinentechnik unterstützt KARL MAYER Technische Textilien auch weiterhin die Composite-Branche auf dem Weg zu mehr Effizienz und Nachhaltigkeit.

 

Weitere Schritte

Nach dem Bau erster Ski bei der Ski-Manufaktur SPURart folgt nun die Übertragung der Produktion auf industriellen Maßstab. Hierfür konnten bereits ein Partner aus der Wintersportbranche gewonnen werden. Zusätzlich wird sich durch das HanfSki-Projekt das Hanfmaterial als Faserverbundwerkstoff für die industrielle Fertigung weiter qualifizieren können. In den Bereichen Wassersport – Wake- und Surfboards, Bootsbau usw. – und Automotive laufen bereits intensive Entwicklungsarbeiten und Gespräche.