Kupferbeschichtete Kohlenstoff-Fasern für industriellen Leichtbau

Dem Startup „inca-fiber“ der Technischen Universität Chemnitz ist es nach eigener Aussage gelungen, das Verfahren zur Kupferbeschichtung von Kohlenstoff-Fasern für industrielle Anforderungen zu „revolutionieren“. Dadurch sollen die Einsatzmöglichkeiten von Kohlenstoff-Fasern erheblich erweitert werden.

Kupferbeschichtete Kohlenstoff-Fasern für industriellen Leichtbau

Prof. Dr. Thomas Lampke (v.l.), Dr. Falko Böttger-Hiller und Roy Morgenstern besprechen an der Pilotanlage einen Versuch. Bild: TU Chemnitz/Thomas Grund

Durch das sehr gleichmäßige Verkupfern in einem automatisierten galvanischen Durchlaufprozess wird das Eigenschaftsspektrum von Kohlenstofffasern maßgeblich erweitert und bietet damit Vorteile bei elektromagnetischer Schirmung, Blitzschutz, thermischer und elektrischer Leitfähigkeit sowie hinsichtlich der Haftvermittlung in hybriden Werkstoffen.

In den letzten Wochen ist es den Chemnitzer Forschern gelungen, die positiven Ergebnisse der Laborversuche erfolgreich auf eine eigens entwickelte, semi-industrielle Pilotanlage zu übertragen. Dadurch können mit rund 700 Kilogramm/Jahr erstmals ausreichend große Mengen an Kohlenstoff-Fasern bereitgestellt werden, um potentielle Kunden für Forschungs- und Entwicklungsarbeiten mit metallisierten Fasern zu beliefern und in deren Prozesskette zu integrieren. Bis vor kurzem waren auf dem Markt nur händisch hergestellte Forschungsmaterialien mit einer Länge von wenigen Metern verfügbar.

Nachdem die technologische Hürde für eine wirtschaftliche Produktion überwunden ist, soll in den kommenden Monaten der Durchsatz der Anlage mit Fokus auf die Anforderungen des Marktes angepasst werden. Neben Unternehmen wie Airbus gehören auch die Fraunhofer-Gesellschaft, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie namhafte Firmen aus der Automobilindustrie zu den Geschäftspartnern.

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Um die elektrische und die thermische Leitfähigkeit, die Fügefähigkeit sowie die haftvermittelnde Wirkung von Kohlenstofffasern zu erhöhen und dadurch industrielle Anwendungen zu ermöglichen, waren aufwändige Grundlagenuntersuchungen in einem interdisziplinären Team aus jungen Wissenschaftlern rund um die Galvano- und Oberflächentechnik erforderlich. Insbesondere an der Elektrolytentwicklung und der Prozessautomatisierung wurde viel geforscht, bis eine homogene Beschichtung auf jeder Faser eines Bündels, bestehend aus bis zu 12.000 Fasern, metallisiert werden konnte. Dieser Erfolg wurde im Jahr 2013 mit dem Nachwuchsförderpreis der Deutschen Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik (DGO) gewürdigt. Im Juli 2015 begann der Transfer dieser Forschungsarbeiten in ein wirtschaftlich tragfähiges Konzept, unterstützt durch die Bewilligung einer EXIST-Forschungsförderung durch das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) und den Europäischen Sozialfonds (ESF).

„Nachdem wir zu Beginn unserer Entwicklungsarbeiten lediglich sieben Zentimeter lange Faserstücke sehr aufwändig beschichtet haben, sind wir nun sehr stolz, in einer kontinuierlich arbeitenden 25 Meter langen Anlage endlos Fasern beschichten zu können“, erklärt Dr. Falko Böttger-Hiller, einer der zwei Geschäftsführer der inca-fiber GmbH und Absolvent der TU Chemnitz. Er ergänzt: „Wir werden uns zukünftig auf die wirtschaftliche Umsetzung des Verfahrens mit Kupfer konzentrieren“. Nach der ersten Förderung im Umfang von rund 700.000 Euro steht eine Anschlussfinanzierung über den EXIST-Forschungstransfers in Aussicht.

Neben der Faser- bzw. Bündelbeschichtung ist auch das galvanische Metallisieren textiler Halbzeuge zu leisten, um daraus funktionelle Kohlenstofffaser-verstärkte Kunststoffe (CFK) zu fertigen. Dabei spielen vor allem neue Konzepte zur Bauteilüberwachung sowie weitere Sicherheits- und auch Beleuchtungskonzepte eine Rolle.

Über inca-fiber:
„inca-fiber“ steht für „Innovative Carbon Fiber“ und ist ein Ausgründungsprojekt aus der TU Chemnitz. Geleitet wird das Unternehmen von den beiden TU-Absolventen Dr. Falko Böttger-Hiller und Toni Böttger.

[Quelle, Bild: TU Chemnitz]

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