Esprit

Frühe Versuche zur selektiven Erwärmung mittels Suszeptorzusätzen haben sich als vielversprechend erwiesen, und es stehen eine Vielzahl von Optionen für die Entwicklung zur Verfügung. Ziel des Projektes Esprit war es, SRP-Systeme für die bestehende Formgebungstechnologie und für neue spezielle Formgebungstechnologien zu haben, um das kommerzielle Potenzial dieser neuen Materialien zu maximieren. Versuche führten zu faserverstärkten Mustern aus Standard-Spritzgussgeräten. Die ersten Ergebnisse zeigten eine sehr attraktive Kombination aus hohem Modul, hoher Bruchdehnung, hoher Schlagfestigkeit und geringer Kerbempfindlichkeit.

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Selbstverstärkte Kunststoffe (Self Reinforced Plastics, SRP) reifen nun zu Materialien heran, die für die kommerzielle Nutzung in Anwendungen geeignet sind, die leichte, steife und schlagzähe Formteile erfordern und eine ausgezeichnete Recyclingfähigkeit besitzen. Sie bestehen aus einer thermoplastischen Faser und Matrix in ähnlicher Weise wie herkömmliche Verbundwerkstoffe, jedoch mit dem zusätzlichen Vorteil, dass die Faser und Matrix aus einem gemeinsamen Polymer gewonnen werden. Dies hat den Vorteil, dass die Materialien eine viel höhere Steifigkeit und Festigkeit aufweisen, während sie die gleiche niedrige Dichte wie ungefüllte Polymere haben. Selbstverstärktes Polypropylen (Self Reinforced Polypropylene, SRPP) ist eine kommerzielle Realität und hat begonnen, in bestimmte Marktsektoren wie Automobil, persönliche Schutzausrüstung, ballistische Platten und andere aufprallempfindliche Bereiche vorzudringen.

Das ESPRIT-Projekt, das vom EC FP7-Programm finanziert wurde, startete 2008 und war ein dreieinhalbjähriges Projekt, das darauf abzielte, die SRP-Technologie auf eine neue Ebene zu bringen, indem die Faser und Matrix modifiziert und die Verarbeitungsmethoden radikal verbessert werden. Ziel war es, eine produktionsreife Technologie zu entwickeln, bei der fortschrittliche selektive Schmelzverfahren zum Einsatz kommen, die es ermöglichen, die Materialien fließgeformt zu verarbeiten, ohne die Eigenschaften der Verstärkungsfasern zu beeinträchtigen. Die zu verwendenden Materialien waren Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA) und Polyethylen (PE) sowie andere ungewöhnlichere Thermoplaste. Es wurde erwartet, dass der Materialeinsatz und das Gewicht der Komponenten bei gleicher Steifigkeit im Vergleich zu konventionellen Materialien um 30% reduziert wird, was zu Energieeinsparungen sowohl bei der Herstellung als auch im Gebrauch, z.B. durch leichtere Fahrzeuge, führt.

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Das Esprit-Projekt hat ein umfangreiches Programm zur Lokalisierung, Herstellung und Charakterisierung der Grundmaterialien durchgeführt, aus denen die fließfähigen selbstverstärkten Kunststoffe hergestellt werden sollen. Dabei handelt es sich um Variationen von selbstverstärkten Polyolefinen (srPO), selbstverstärkten Polyamiden (srPA) und selbstverstärkten Polyestern (srPet), und es wurden bereits bedeutende Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften, insbesondere des Moduls und der Schlagzähigkeit, erzielt, die die Erwartungen des Projekts übertrafen.