Cluster-Treff

Basaltfasertechnologie für Bau und Maschinenbau

07. Februar 2013, CG TEC GmbH, Spalt

 

Bericht

  • Aktuelle Einblicke in die gesamte industrielle Prozesskette
  • Mehr als 70 Teilnehmer aus verschiedensten Branchen
  • Gemeinsamer Cluster-Treff von Cluster Neue Werkstoffe und CC e. V.

Die Basaltfasertechnologie wurde in den 1920er Jahren erstmals zur industriellen Reife entwickelt und wurde anfangs vornehmlich für Hochtemperaturdämmmaterialien eingesetzt. Nach ersten Anwendungen in der Raumfahrt und Energietechnik in 60er und 70er Jahren wurde die Basaltfaser jedoch durch die Glasfaser mehr und mehr verdrängt. Ein Problem aus den Anfangstagen, war insbesondere die schwankende Qualität, beispielsweise aufgrund der wechselnden Zusammensetzung des verwendeten Basaltgesteins und bedingt durch das enge Verarbeitungsfenster von nur 5°K, um die Spinntemperatur von ca. 1450°C herum. Nachdem der Markt lange Zeit vor allen von Osteuropa und Vorderasien bestimmt wurde, haben sich seit Beginn dieses Jahrhunderts auch europäische Hersteller, darunter die Deutsche Basalt Faser GmbH, etabliert.

Die Gesamtkapazität der Basaltfaserherstellung liegt derzeit bei weltweit ca. 18.000 t/a. Hauptsächliche Anwendungen sind Reibbeläge oder die Verwendung als Betonzuschlagstoffe zur Rissbildungshemmung. Basaltfaser wird dabei in verschiedenen Formen, von Stapelfasern über Rovings und Gewebe, bis hin zu Vliesstoffen eingesetzt. Die Anwendungen profitieren von der hohen Korrosionsfestigkeit und den guten mechanischen Eigenschaften, beispielsweise einem um 40 % erhöhten E-Modul bei nur 8 % mehr Gewicht im Vergleich zu glasfaserverstärkten Kunststoffen.

„Eine Anwendung mit hohem Zukunftspotential sind die so genannten Rebars, Bewehrungsstäbe für Betonbauteile. Die CG Tec GmbH ist dabei bis dato der einziger Hersteller von Basalt-Standard-Halbzeugen, beispielsweise Stäbe und Platten", wie Oliver Kipf, Geschäftsführer der gastgebenden CG Tec GmbH beim Cluster-Treff „Basaltfasertechnologien" ausführte. „Für eine weitergehende Industrialisierung der Basalttechnologie ist aber der Spagat zwischen Grundlagenforschung und Anwendungsentwicklung zu schaffen, wofür die Netzwerke Combafi und Texsalt gute Beiträge leisten", so Mirko Jakob, vom Inntex e.V. Ein gutes Beispiel für einen derartigen Spagat ist das Projekt HoRoBaKu (Hochleistungsrohr aus basaltfaserverstärktem Kunststoff). Hier wird eine temperatur- und torsionsbeständige Antriebswelle für verschiedene Förderaufgaben entwickelt. Kompetenzträger entlang der gesamten Prozesskette von der Faserherstellung, über die Gelegetechnologie und die Prepregherstellung, bis hin zur Fördertechnologie arbeiten hier zusammen, um eine industrialisierte Produktion zu ermöglichen. Ziel ist eine wirtschaftliche Prozesskette für Stückzahlen im unteren Tausender Bereich. Hier spielt die Wickeltechnik ihre Vorteile, wie hohe Flexibilität bei der Faserausrichtung und hohe Genauigkeit aus.

Eine alternative Produktionstechnik ist die Pultrusion, die bei CG Tec beispielsweise für die Fertigung von Wellen und Naben, Basaltfaserkunststoff-Kabeln für Inspektionskamera, Rebars für Betonarmierung oder externe Fixateure für die Medizintechnik zum Einsatz kommt. Im Pultrusionsprozess werden Rovings aus einem Gatter durch ein Harzbad geführt und mit dem Matrixmaterial imprägniert. Über verschiedene Trocknungs- und Aushärtestufen werden Profile erzeugt, meist mit rundem Querschnitt. Kritische Parameter für Basaltverarbeitung liegen dabei in der Material-Analytik und der Prozessführung. Für Einsatzeigenschaften ist die gute Korrosionsbeständigkeit wesentlich, so war die erste Anfrage bei CG Tec vor ca. fünf Jahren passender Weise im Bereich der Seekabelbewehrung. „Für diesen Einsatzbereich sind Basaltfasern zudem gut geeignet, da sie enge Biegeradien ermöglichen, hohe Zugfestigkeiten besitzen und einen vernünftigen Preis haben", so Patrick Linsenbühler, Entwicklungsleiter bei der CG Tec GmbH.

Bewehrungsstrukturen wie Rebars aus dem kontinuierlichen Pultrusionsprozess können zudem für die Herstellung von Masten ein hohes Einsatzpotential besitzen, wie Jens Bings von Europoles ausführte. Die Entwicklung von Betonmasten geht immer mehr in Richtung von ultrahochfestem Beton mit Belastungsgrenzen von mehr als 160 kg / cm2. Für die Vorspannung der Masten können Basaltfaserhalbzeuge eingesetzt werden, die den zusätzlichen Vorteil haben, den elektrischen Strom nicht zu leiten. Für Freileitungen werden in Zukunft Systeme mit dünnen Wandstärken erwartet, wofür die geringen notwendigen Überdeckungen bei Basaltfaserbewehrungen prädestiniert sind. Einen weiteren Vorteil sieht Bings in dem stabilen Preisgefüge der Basaltbewehrung im Vergleich zum schwankenden Preis von Baustahl. In Bezug auf Recyclingfähigkeit ergeben sich ebenfalls Vorteile, da Basaltfasern mineralische Werkstoffe sind. „Herausforderung für die Marktakzeptanz sind dabei aber leider noch immer die Schwankung der technischen Eigenschaften und in Bezug auf die für textile Verarbeitung von Basalt, die kleinstufige Struktur der Textilbranche", wie Torsten Bäz vom Forum Technologie & Wirtschaft e. V. im Rahmen der Netzwerkvorstellung von combafi und Texsalt ausführte. Diese Netzwerke haben bereits ein Screening der Materialien, der Beschaffungswege, des Standes der Technik in Patenten und eine Vorbereitung von Prüfnormen durchgeführt, um den Partnern Marktchancen aufzuzeigen. „Basalt soll sich als dritte Hauptqualität der Faserbewehrung für Kunststoffe durchsetzen", so wünscht sich Bäz die Zukunft dieser Technologie.

Der vom Cluster Neue Werkstoffe, in Kooperation mit dem Carbon Composites e.V., veranstaltete Cluster-Treff zu Basaltfasertechnologien, zog mehr als 70 Teilnehmer an, die bei der CG Tec GmbH einen umfassenden Einblick in die Faserherstellung, -verarbeitung und -anwendung erhielten. Ein Firmenrundgang und die Besichtigung des umfassenden Maschinenparks zur Pultrusion und Wickeltechnik rundeten das Vortragsprogramm ab. „Das Teilnehmerspektrum - Branchenvertreter aus Mobilität, Bau und Maschinenbau - und deren hohes Interesse sind ermutigend, dass sich die Basaltfaser noch viele Anwendungen erschließen kann und dass sich diese Technologie mit Hilfe der Netzwerkbeziehungen zur industriellen Reife weiterentwickeln lässt", so das Fazit von Oliver Kipf, dem Geschäftsführer der CG Tec GmbH und einem Partner der ersten Stunde im Cluster Neue Werkstoffe.

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