CARBION

»Biogene Carbon-Materialien für die Energiewende«

Im Projekt CARBION erweitert das Fraunhofer IAP bestehende Kompetenzen für die Entwicklung biobasierter Kohlenstoff-Materialien sowie Chemie- und Carbonfasern. Durch die Anschaffung eines neuen Labor-Hochtemperaturofen (Carbolite) und einem automatischen Faserprüfsystem (Favimat) werden die Arbeitsläufe standardisiert und die Entwicklungszyklen beschleunigt.

 

Neue Ofentechnik für die effiziente Entwicklung von biobasierten Kohlenstoff-Materialien und Carbonfasern

Carbonfasern gelten als das »schwarze Gold« des Leichtbaus – einer Schlüsseltechnologie für die Energie- und Klimawende. Die extrem steifen, festen und dazu noch leichten Carbonfasern vollbringen in stark beanspruchten Bauteilen beispielsweise in Flugzeugen, Autos, Sportgeräten, Wasserstoff-Druckbehälter oder Windkraftanlagen, wahre Höchstleistungen. Jedoch sind die Fasern gegenwärtig erdölbasiert, CO2-intensiv und teuer.

Am Fraunhofer IAP stellen wir uns daher der Herausforderung, biobasierte Kohlenstoff-Materialien zu entwickeln – auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie Cellulose, Lignin oder anderen natürlichen Polymeren. Für deren Herstellung ist ein Umweg über einen formbaren Präkursor notwendig, der dann unter Wärmeeinwirkung zu Kohlenstoff umgewandelt wird. Gleichwohl welche Geometrie, ob Fasern, Folien, Membranen, Nonwovens oder Formteile – mit der neuen Ofentechnik lassen sich diese in Kohlenstoff-Materialien umwandeln. Dabei können beliebige Temperaturprogramme bis 3000 °C und unterschiedliche Atmosphären realisiert werden, die die Performance entscheidend beeinflussen.

Biobasierte Carbonfasern

  • Herstellung aus nachwachsenden Rohstoffen wie Cellulose, Lignin oder anderen natürlichen Polymeren
  • kein Syntheseschritt notwendig
  • keine giftigen Synthesebausteine
  • preisgünstiger Präkursor
  • keine Exothermie und toxischen Nebenprodukte bei der Konvertierung
  • vergleichbare mechanische Eigenschaften zu erdölbasierten Carbonfasern

Anwendungen

Materialien für den Leichtbau sowie Batterie- und Brennstoffzellenkomponenten

  • Carbonfasern für Verstärkung
  • Carbonfasern für thermische Isolation
  • Carbonfasern für Heizkomponenten
  • Carbonfasern mit angepassten elektrischen und Wärmeleiteigenschaften
  • Veredelung (Grafitisierung) von Carbonpapier (Brennstoffzelle, Gasdiffusionsschicht)
  • Kathoden- und Anodenmaterial in Batterien
  • Kohlenstoff-Membranen

Neue Ofentechnik und automatisierte Faserprüftechnik

  • hochpräzise und variable Temperaturführung bis zu 3000°C
  • verschiedene Atmosphären und Additivierung
  • Konvertierung von Probengeometrien bis d = 20 cm und h = 30 cm
  • automatisierte und standardisierte Faserprüfung
  • Bestimmung neuer Fasereigenschaften z.B. Nassfestigkeit, Reibwiderstand
 

Biobasierte Carbonfasern – Nachhaltige Hochleistung für den Leichtbau

Kunststoffmesse K 2019

 

Boxberg soll Forschungsstandort für »grüne« Carbonfasern werden

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Unsere Services:

  • Entwicklung von Kohlenstoff-Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften
  • Herstellung von Carbonfasern, Prozessentwicklung und -optimierung
  • Hochtemperaturprozesse bis 3000 °C
  • Analytik

Ihre Ansprechpartner

Jens Erdmann

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Dr.-Ing. Jens Erdmann

Wissenschaftlicher Mitarbeiter | Materialentwicklung und Strukturcharakterisierung

Fraunhofer IAP
Geiselbergstraße 69
14476 Potsdam

Telefon +49 331 568-1252

André Lehmann

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Dr. André Lehmann

Abteilungsleiter | Fasertechnologie

Fraunhofer IAP
Geiselbergstraße 69
14476 Potsdam-Golm

Telefon +49 331 568-1510

Tobias Hückstaedt

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M. Sc. Tobias Hückstaedt

Wissenschaftlicher Mitarbeiter | Materialentwicklung und Strukturcharakterisierung

Fraunhofer IAP
Geiselbergstraße 69
14476 Potsdam