BioStruct

Projektbeschreibung

Der Einsatz von Verbundbauteilen aus Biofasern ist derzeit meist auf Anwendungen beschränkt, bei denen keine hohen Anforderungen an Festigkeit und Steifigkeit bestehen. In sicherheitsrelevanten oder stark belasteten Strukturbauteilen dominieren nach wie vor Verbundwerkstoffe aus Glas- und Kohlenstofffasern. Diese synthetischen Verbundwerkstoffe sind jedoch problematisch: Rund 85 % landen am Ende ihres Lebenszyklus auf Deponien, und etwa 80 % der Rohstoffe werden außerhalb Europas hergestellt. Das erhöht die Abhängigkeit von Drittländern und verschlechtert die ökologische Bilanz deutlich.

Das EU-Projekt BioStruct behandelt die Herausforderungen beim Einsatz von Biofasern für Strukturbauteile aus Verbundmaterial. Ziel ist es, das Anwendungsspektrum von naturfaserverstärkten Verbundbauteilen erheblich zu erweitern und sie als nachhaltige Alternative zu konventionellen Faserverbundwerkstoffen im Leichtbau zu etablieren.

Im Projekt werden praxisnahe Anwendungsfälle aus Windenergie (Rotorblatt) und Bootsbau (Schiffsrumpf) untersucht. Auf dieser Grundlage entstehen Demonstratoren im Originalmaßstab, mit denen die technische Machbarkeit gezeigt und ein Technologiereifegrad 7 für die entwickelten Fertigungstechnologien erreicht werden soll. Ein internationales Konsortium aus Endanwendern sowie Partnern aus Automatisierung, Maschinenbau, Messtechnik, Materialentwicklung und Simulationssoftware deckt dabei die gesamte Wertschöpfungskette ab und erschließt ein Marktpotenzial von rund 100 Mio. € bis 2030.

Projektziele und technische Innovation

Ziel von BioStruct ist es, Biofasern für anspruchsvolle Strukturbauteile industriell nutzbar zu machen und damit nachhaltigen Leichtbau in Windenergie, Schiffbau und weiteren Branchen zu ermöglichen.

Die zentralen technischen Innovationen sind:

• Präziser Drapierprozess für Biofasern: Entwicklung eines hochgenauen Drapierprozesses zur gezielten Steuerung der Faserausrichtung und zur Reduktion von Streuung in den Bauteileigenschaften.
• Modelle für Biofaserverbundmaterialien: Erstellung numerischer Materialmodelle, die die natürliche Variabilität von Biofasern abbilden und zuverlässige Struktur- und Prozesssimulationen ermöglichen.
• Integrierte, biobasierte Sensorsysteme: Integration nanostrukturierter, biobasierter Sensoren für die Zustandsüberwachung (Structural Health Monitoring) der Bauteile im Einsatz.
• Geschlossene Regelkreise in der Fertigung: Nutzung von Inline-Messdaten zur Prozessregelung, um konstante Qualität und definierte mechanische Eigenschaften sicherzustellen.

PROFACTOR übernimmt die Projektkoordination, entwickelt Sensorik zur Inspektion von Naturfasermaterialien, passt eine bestehende Drapier-Roboterzelle an Biofasern an und konzipiert Sensorsysteme zur Überwachung der produzierten Strukturbauteile im Einsatz.

Nachhaltiger Leichtbau mit Biofasern für Windenergie und Schiffbau

• BioStruct ermöglicht die Nutzung von Biofasern für Strukturbauteile. Unternehmen reduzieren ihre Importabhängigkeit, verbessern die CO₂-Bilanz und positionieren sich im wachsenden für Verbundbauteile aus Biofasern.
• Leichte, robuste Verbundbauteile aus Biofasern senken Gewicht, Wartungsaufwand und Umweltbelastung über den gesamten Lebenszyklus von Rotorblättern und Schiffsrümpfen.
• Validierte Prozessketten, Materialmodelle und integrierte Sensorik schaffen eine Grundlage für Normung, Designrichtlinien und Investitionen in eine europäische, kreislauforientierte Wertschöpfung.