Die Gewinner des renommierten Innovationspreises für
Faserverbundkunststoffe der AVK– Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe wurden in
diesem Jahr in Stuttgart präsentiert. Der Preis geht an Unternehmen, Institute und deren
Partner jeweils in den drei Kategorien „Produkte und Anwendungen“, „Prozesse und
Verfahren“ sowie „Forschung und Wissenschaft“ für herausragende Composites-
Innovationen. Eine Fachjury aus Ingenieuren, Wissenschaftlern und Fachjournalisten
bewertet die Einreichungen in den drei Kategorien anhand von Kriterien wie Innovationshöhe,
Realisierungsgrad und Nachhaltigkeit.
Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“
Den 1. Platz in der Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“ belegten die Firmen
thoenes® Dichtungstechnik GmbH, RAUCH Landmaschinenfabrik GmbH und das
Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden mit ihrer Innovation
„Nachhaltiges Düngerstreuergestell: Leichtbau mit thermoplastischen Carbon-PA6
Hohlprofilen“.
Im Rahmen des Projekts Le²Gro wurde ein innovatives Leichtbaudüngerstreuergestell mit einer
Spannweite von mehr als 36 Metern entwickelt. Die Konstruktion besteht aus
thermoplastischen, endlosfaserverstärkten Hohlprofilen, die mithilfe eines fortschrittlichen
Schlauchblasverfahrens hergestellt werden. Diese Bauweise reduziert das Gewicht des
Gestells von 2000 kg auf 1140 kg um 43 %, was sowohl den Treibstoffverbrauch als auch die
Bodendruckbelastung verringert und die Zuladungskapazität erhöht. Zusätzlich ermöglicht die
verbesserte Fertigungstechnik eine höhere Effizienz in der Produktion und erlaubt die
Integration von Funktionen wie der Materialförderung direkt durch das Gestänge im Endteil.
Das Gestell wird durch innovative metallische Knotenstrukturen verbunden, die in Kombination
mit thermoplastischen Lasteinleitungselementen eine steife und langlebige Fachwerkstruktur
schaffen. Der Gesamtprototyp wurde 2024 erprobt und die Markteinführung wird in den
kommenden Jahren angestrebt. Die Technologie bietet nicht nur Potenzial für die Landtechnik,
sondern auch für andere Industrien wie z.B. den Zeltbau oder den Sondermaschinenbau.
Die Nachhaltigkeit steht ebenfalls im Fokus: Neben der Reduzierung von CO₂-Emissionen
durch den geringeren Treibstoffverbrauch ist das Material schlagzäher, leichter reparierbar und
recycelbar, was die Lebensdauer und Umweltfreundlichkeit des Produkts weiter erhöht.
Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines
Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des TTP LB.
Auf Platz 2 schaffte es die „Fahrradbox GREEN GUARD – modular, vielseitig und
nachhaltig für die Mobilität von morgen“ der Mitras-Composites Systems GmbH und
Projektpartner Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH.
Eine einzigartige Fahrradbox durch Ihre Eigenschaften:
• Modularität – Umbaufähigkeit (modulare Erweiterung bzw. Zurückbau) ermöglicht
lebenslangen Einsatz
• Nachhaltigkeit – geringere CO2 Bilanz als Vergleichsprodukte aus Metall
• Langlebigkeit – robuster und wetterfester Faserverbundwerkstoff ohne Wartungs- und
Pflegeaufwand
• Ansprechendes Design – natürliche Form- und Farbgebung erzeugt einen passenden
Den 3. Platz belegte die SPIN Siebert&Schörner GbR, zusammen mit den Projektpartnern
Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), V-Carbon, CG TEC sowie Schmolke Carbon
und der Einreichung „Recycelte Kohlenstofffasern (rCF) für lasttragende Bauteile – High-
End Rennradrahmen für echte Kreislaufwirtschaft“.
Im Rahmen des von Innosuisse-Innobooster «Plastics for Zero Emission» geförderten deutsch-
schweizer Projekts «RecyWind – Recyled carbon fibres in structural applications» wurde von
den Partnern FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz (CH), V-Carbon (CH), SPIN (D), CG-
TEC (D) und Schmolke-Carbon (D) der weltweit erste High-End Rennradrahmen aus
rezyklierten Kohlenstofffasern entwickelt und hergestellt.
Ziel des Projekts war es, die Eignung bzw. Leistungsfähigkeit von rezyklierten und gerichteten
Kohlenstofffasern (rCF) hinsichtlich struktureller Anwendungen zu untersuchen.
Als Beispiel für eine dynamisch hochbeanspruchte Struktur wurde ein Rennradrahmen als
Demonstrator ausgewählt. Die Eignung von rezyklierten Kohlenstofffasern konnte eindrucksvoll
bestätigt werden, der hergestellte Rahmen verfügt über vergleichbare mechanische
Eigenschaften und weist mit einer Gesamtmasse von nur 1050g ein geringes und absolut
tolerierbares Mehrgewicht gegenüber Neufaser-Rahmen auf.
Dem entwickelten Rennradrahmen können renntaugliche Eigenschaften bescheinigt werden
und das Gesamtgewicht knapp unter dem Limit (6,8kg) des Radsport Weltverbandes UCI
unterstreicht die Qualität des Projektergebnisses. Nachhaltigkeit und Leistungsfähigkeit müssen
somit kein Widerspruch sein.
Grundsätzlich geht es aber nicht ausschließlich um Fahrradrahmen, sondern um die
Verwendung von rezyklierten Kohlenstofffasern (rCF) für strukturell beanspruchte Bauteile und
Strukturen für unterschiedlichste Anwendungen in unterschiedlichen Industriezweigen.
Das Bauteil «High-End-Rennrad-Rahmen» wurde lediglich als Demonstrator ausgewählt, um
die Anwendbarkeit von «2nd-Life-Material» als echte Primärstruktur begreifbar zu
demonstrieren.
Kategorie „Innovative Prozesse/Verfahren“
Die Firma REHAU Industries SE + Co KG zusammen mit den Projektpartnern ANYBRID
GmbH und CQFD Composites landete mit Ihrer Einreichung „Verarbeitungsverfahren von
thermoplastischen Composites in einer Prozesskette zur Herstellung von Bauelementen“
auf Platz 1 der Kategorie „Innovative Prozesse und Verfahren“.
Die Prozesskette, bestehend aus der Herstellung thermoplastisch pultrudierter und co-
extrudierter Profile in Kombination mit einer automatisierten Rahmenfertigung mittels
Montagespritzguss, bietet wegweisende Potentiale für verschiedene Anwendungen.
Auf der diesjährigen internationalen Fensterbaumesse FENSTERBAU FRONTALE 24 wurde
ein erster funktionstüchtiger Prototyp eines Fensterelements ausgestellt, welches mit einem
solchen Verfahren hergestellt wurde. Das thermoplastische Pultrudat mit bis zu 85
Gewichtsprozent Glasfaserverstärkung ermöglicht herausragende Eigenschaften in
wesentlichen Aspekten und das ganz ohne Stahlverstärkungen. Insbesondere bei Fenstern
bringt der Verzicht auf Stahl erhebliche Vorteile in den Bereichen Logistik, Fertigung und
Wärmedämmung. Aufgrund des thermoplastischen Charakters des Profils ergeben sich weitere
Vorteile, sowohl in Bezug auf Nachhaltigkeit als auch für Möglichkeiten der
Funktionsintegration. So können beispielsweise Verschnittreste, die bei den notwendigen
Gehrungsschnitten im Fensterbau anfallen, regranuliert und erneut für Fensteranwendungen
genutzt werden.
Das Rezyklat wird mittels Spritzgießen zu Eckverbindern verarbeitet, die vor
der automatisierten Montage in die Profile eingelegt werden. Die Herstellung
kurzglasfaserverstärkter extrudierter Profile ist jedoch ebenfalls möglich. Die Montage der
Fensterrahmen erfolgt hochautomatisiert mittels mobilen Spritzgießens, bei dem die Ecken je
nach geforderter Produktivität zeitgleich mit bis zu vier Robotern gefügt werden.
Jeder Prozessschritt wurde in langjähriger Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern
entwickelt und umfangreich erprobt, um höchste Reproduzierbarkeit bei maximaler
Materialausnutzung sicherzustellen. Diese Innovation repräsentiert einen bedeutenden
Fortschritt in der Produktion von Composite Profilen und hat das Potential die Standards der
Branche, nicht nur im Fensterbereich, neu zu definieren.
„Patentierte Prozessoptimierung der UV-Kanal-Sanierung dank sensorgestützter und
datengetriebener Echtzeitüberwachung im Liner“ lautet der Titel der Innovation des 2.
Platzes, eingereicht von der Firma NETZSCH Process Intelligence GmbH, in
Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Rausch Rehab GmbH, ProKASRO Mechatronik
GmbH und RelineEurope GmbH.
Die NO-DIG-Bewegung ist weit verbreitet, und die grabenlose Kanalsanierung ist das Mittel zum
Erfolg. Das vielversprechende neue Verfahren erneuert beschädigte Kanalrohre mit dem Ziel,
die Dichtheit und Stabilität wiederherzustellen. Zu diesem Zweck wird eine Kunststoffschicht,
der so genannte Liner, als neue Rohrwand eingebaut.
Der Ruf nach Prüfungen vor Ort wird immer lauter. Klimatische Einflüsse von Ort zu Ort,
unterschiedliches Materialverhalten durch eine vielfältige Landschaft an Linerherstellern und
andere dominierende Faktoren, wie z.B. die Kanalnässe, beeinflussen das Aushärteverhalten
von Kunststoffen. Die NETZSCH Process Intelligence GmbH und ihre Partner haben ein
Verfahren patentiert, das den Aushärtungsfortschritt entlang des gesamten
Kanalsanierungskanals überwacht und die Informationen in Echtzeit an eine Auswerteeinheit
übermittelt.
Die Technologie ermöglicht darüber hinaus die aktive und dynamische Steuerung
der Einzugsgeschwindigkeit des Kerns auf Basis des Aushärtefortschritts des Materials, um die
höchstmögliche Einzugsgeschwindigkeit zu nutzen und eine Überhitzung des Liners zu
vermeiden. Gleichzeitig ermöglichen die im Kanal gemessenen Daten des ausgehärteten Liners
eine Korrelation mit Qualitätssicherungsdaten wie dem Aushärtungsgrad, dem E-Modul und
dem Reststyrolgehalt.
Die Sensor- und Auswerteeinheit der Lösung namens sensXPERT Pipe
wird direkt auf den UV-Kernen montiert, während die Daten an den „dritten Mann“ übertragen
werden. Der Ausbau des „dritten Mannes“ als Systemkomponente, die den Kern aktiv steuert,
reduziert plötzliche Sprünge deutlich und macht das System für Nachrüstungen und neue UV-
Bestrahlungsanlagen von ProKASRO und seinen Wettbewerbern zugänglich.
Den 3. Platz belegten die Fibron Pipe GmbH und ihre Projektpartner Ceyeborg GmbH und
Kloos Systems GmbH mit „Entwicklung und Einsatz eines KI basierten ATP-Systems für
die Herstellung von TCP“.
Die Verwendung von Förderleitungen in der Energieindustrie ist eine kritische Anwendung. Vor
diesem Hintergrund wird der Einsatz von Inline-Qualitätssicherungssystemen zunehmend
gefordert und erwartet, zusätzlich zu den bestehenden produktbezogenen Qualitätsstandards,
die bereits seit Jahren gelten.
Eine intelligente Inline-Qualitätssicherung ist daher für die
Produktion von Verbundrohren unerlässlich. Unsere bestehenden QS-Systeme wurden durch
den Einsatz eines völlig neuen Inline-Qualitätskontrollsystems, dem ATP (Automatic Tape
Placement) ergänzt. Ein Versagen eines Verbundrohrs kann auf die Verwendung mangelhafter
Materialien und/oder suboptimalen Maschinen-/bzw. Verfahrenseinstellungen während des
Herstellungsprozesses des Rohrs zurückgeführt werden. Im Falle der Verwendung von UD-
Fasertapes als druckresistentes Verstärkungsmaterial geht es primär um die präzise
Positionierung der Bänder und die Kontrolle der Tape-Spannung zu jedem Zeitpunkt während
der Produktion.
Neben den klassischen Computer-Visions-Techniken setzt FibronPipe® auf
modernste KI-Modelle. Diese Modelle wurden in einem monatelangen Prozess mit einer
Mischung aus synthetischen und Vor-Ort-Daten trainiert, um genau zu verstehen, was die
verschiedenen Regionen in einem Kamerabild bedeuten und wie die Regelungssteuerung damit
umzugehen hat. Wird zum Beispiel ein Spaltmaß zwischen den Fasertape-Lagen gemessen,
das um mehr als 0,2mm vom Sollwert abweicht, reagiert das System selbstständig und steuert
die axiale Verstellung des Antriebsmotors, der die jeweilige Fasertape-Spulenposition regelt.
Natürlich dient das System auch dazu, die grundsätzliche Qualität des Faserbandes selbst
jederzeit sicherzustellen – das heißt, die Oberfläche des Faserbandes wird ständig visuell
kontrolliert. Das gesamte System kommuniziert dann vollumfänglich und selbständig mit der
übergeordneten Systemsteuerung des gesamten Fertigungsprozesses.
Kategorie „Forschung und Wissenschaft“
Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) erreichte in dieser Kategorie mit
der „Verarbeitung kreislauffähiger Monomaterial- Sandwichstrukturen in
großserienfähigen Prozessen“ Platz 1.
Ihre im Leichtbau vorteilhafte Mechanik zeigen konventionelle FVK vor allem während der
Nutzungsphase, jedoch ist eine Wiederverwendung in gleicher Anwendung aufgrund der
strukturbedingten Faserkürzung bzw. des verwendeten Matrixmaterials nur bedingt oder gar
nicht möglich. Der ausgezeichnete Forschungsansatz setzt an der Lösung dieses Problems an
und ebnet den Weg zur Kreislaufführung in die gleiche Anwendung.
Hierfür wurde der im Leichtbau weitverbreitete Multi-Material-Design-Ansatz neu gedacht und in einen Multi-
Morphologie-Ansatz unter Verwendung von nur einem Material angepasst. Hierbei wurden
marktverfügbare, selbstverstärkte Materialien und Schäume optimiert, sowie neue
großserienfähige Füge-, Umform- und Funktionalisierungsprozesse entwickelt. Ein tiefes
Verständnis der Wirkmechanismen im Material wie z.B. die Kristallisationskinetik,
Zellmorphologie und der Schmelzviskosität bildet die Grundlage dieses Ansatzes. Die
erarbeitete Prozesskette vom Halbzeug hin zu komplexen Bauteilen wurde anschließend
anhand einer automobilen Sitzstruktur validiert. Selbstverstärkte Organobleche sind seit
mehreren Jahren auf dem Markt, haben jedoch aufgrund von Steifigkeitsdefiziten
eingeschränkte Einsatzgebiete.
Durch die klebstofffreie Kombination mit thermoplastischen
Schäumen, welche auf einem identischen Grundpolymer basieren, können gewichtsspezifische
Biegesteifigkeiten wie bei konventionellen FVK erreicht werden. Die Temperaturführung über
die Prozesskette ist entscheidend, um eine Relaxation der Verstärkungsfasern zu vermeiden
und hierdurch die mechanische Performance aufrecht zu erhalten. Die im Multi-Morphologie-
Ansatz gefertigten Bauteile bestehen aus nur einem thermoplastischen Kunststoff – eine
vollständige Kreislaufführung wird hierdurch ermöglicht. Der Ansatz wurde für rezyklatbasiertes
PET und biobasiertes PLA realisiert, sodass die Notwendigkeit zur Neuproduktion
petrobasierter Kunststoffe reduziert werden kann.
Die Entwicklung konnte durch eine enge
Zusammenarbeit mit Partnern entlang der Wertschöpfungskette vom Technikum in die Industrie
überführt werden, mögliche Anwendungen liegen hier in der Sport- und Freizeitbranchen sowie
semi-strukturellen Bauteilen der Mobilitätsbranche. Der durch die Innovation ausgeschöpfte
maximale Leichtbau aus nur einem Material, ermöglicht neben der Wiederverwendung
bestehender Materialien auch einen Beitrag zum Klimaschutz durch die Reduzierung der
Treibhausgase in der Mobilitätsbranche und der Vermeidung von weiteren Kunststoffabfällen.
Den 2. Platz sicherte sich das Faserinstitut Bremen e.V. mit der „Entwicklung von
feintitrigen PEEK-Garnen mit produktspezifischem mechanischem und
thermomechanischem Verhalten“.
Am Faserinstitut Bremen ist es gelungen, feintitrige Garne aus dem
Hochleistungsthermoplasten PEEK mit produktspezifischem mechanischem und
thermomechanischem Verhalten zu entwickeln. Dabei wurden Blends aus verschiedenen
PEEK-Materialien mit verschiedenen Molekulargewichten mittels Compoundieren entwickelt.
Diese Blends wurden mittels Schmelzspinnen zu Garnen mit Feinheiten von 50 dtex (50f18
bzw. 50f36) und technischen Festigkeiten von mehr als 70 cN/tex weiterverarbeitet. Die
entwickelten Garne konnten erfolgreich im industriellen Maßstab zu Zwirnen weiterverarbeitet
und in den textilen Prozessen Sticken, Wirken und Nähen verarbeitet werden. Mit den
entwickelten feintitrigen PEEK-Garnen ist ein Grundstein für die optimale Ausnutzung von
Hochleistungsfaserverbundstrukturen – vor allen Dingen CFK – gelegt wurden. Schädigungen
und Fehlstellen im späteren Faserverbundbauteil können durch den Einsatz von feintitrigen
Garnen minimiert und Ressourcen geschont werden.
Das Institut für Textilmaschinen und Textile der TU Dresden kam mit seiner Einreichung
„Endkonturgerechte Multiaxialgelege mit variabel einstellbarer Verstärkungsfadendichte“
auf Platz 3.
Im Rahmen zweier Forschungsprojekte wurde ein unikales Nachrüstmodul für Multiaxial-
Kettenwirkmaschinen entwickelt, das die Material- und Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit der
Produktion von Faserkunststoffverbunden (FKV) erheblich steigert. Diese Technologie
ermöglicht erstmals die Herstellung von Gelegen mit lokal angepassten
Verstärkungskettfadendichten und Schussfadenlängen, was zu Materialkosteneinsparungen
von bis zu 35 % führt – besonders bei der Verwendung von kostenintensiven
Hochleistungsfasern wie Carbonfasern.
Die Innovation erlaubt eine präzise Steuerung der Fadenablage, sodass Kettfäden gezielt
entfernt oder wieder integriert werden können, wo sie benötigt werden. Dadurch wird eine
endkonturnahe Fertigung ermöglicht; der Verschnitt wird um bis zu 90 % minimiert.
Die neuen Module wurden speziell so entwickelt, dass sie einfach in bestehende
Produktionsumgebungen integriert werden können. Dies macht sie besonders für kleine und
mittlere Unternehmen (KMU) attraktiv. Experimentelle Tests haben die Zuverlässigkeit und das
Potenzial dieser Technologie bestätigt, die nicht nur zu Kosteneinsparungen, sondern auch zu
einer deutlichen Reduktion des CO2-Fußabdrucks in der FKV-Herstellung, insbesondere CFK,
beiträgt.
Übersicht aller Preisträger in den drei Kategorien:
Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“
1. Platz: „Nachhaltiges Düngerstreuergestell: Leichtbau mit thermoplastischen Carbon-PA6
Hohlprofilen“ – thoenes® Dichtungstechnik GmbH, RAUCH Landmaschinenfabrik GmbH,
Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (TU Dresden)
2. Platz: „Fahrradbox GREEN GUARD – modular, vielseitig und nachhaltig für die Mobilität
von morgen“ – Mitras-Composites Systems GmbH, Partner: Leichtbau-Zentrum Sachsen
GmbH
3. Platz: „Recycelte Kohlenstofffasern (rCF) für lasttragende Bauteile – High-End
Rennradrahmen für echte Kreislaufwirtschaft“ – SPIN Siebert&Schörner GbR, Partner:
Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), V-Carbon, CG TEC, Schmolke Carbon
Kategorie „Innovative Prozesse/Verfahren“
1. Platz: „Verarbeitungsverfahren von thermoplastischen Composites in einer Prozesskette
zur Herstellung von Bauelementen“ – REHAU Industries SE + Co KG, Partner: ANYBRID
GmbH, CQFD Composites
2. Platz: „Patentierte Prozessoptimierung der UV-Kanal-Sanierung dank sensorgestützter und
datengetriebener Echtzeitüberwachung im Liner“ – NETZSCH Process Intelligence GmbH,
Partner: Rausch Rehab GmbH, ProKASRO Mechatronik GmbH, RelineEurope GmbH
3. Platz: „Entwicklung und Einsatz eines KI basierten ATP-Systems für die Herstellung von
TCP“ – Fibron Pipe GmbH, Partner: Ceyeborg GmbH, Kloos Systems GmbH
Kategorie „Forschung und Wissenschaft“
1. Platz: „Verarbeitung kreislauffähiger Monomaterial- Sandwichstrukturen in
großserienfähigen Prozessen“ – Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
2. Platz: „Entwicklung von feintitrigen PEEK-Garnen mit produktspezifischem mechanischem
und thermomechanischem Verhalten“ – Faserinstitut Bremen e. V.
3. Platz: „Endkonturgerechte Multiaxialgelege mit variabel einstellbarer
Verstärkungsfadendichte“ – Institut für Textilmaschinen und Textile (TU Dresden)
