Ziel des Leitprojekts »Sustainable Biobased and Biohybrid Materials« SUBI²MA ist es, neuartige biobasierte und biohybride Hochleistungsmaterialien zu entwickeln sowie diese mittels Digitalisierung zukünftig schneller zur Anwendung zu bringen.
Im Fokus des Projekts stand die Entwicklung eines neuen, vollständig biobasierten Hochleistungspolyamids – Caramid. Das Material hat eine wesentlich höhere Glasübergangstemperatur als die herkömmlichen Polyamide PA6 bzw. PA6.6. Dadurch ist es stabiler und ermöglicht völlig neue Applikationen. Sowohl die Synthese als auch die Verarbeitungsmethoden des biobasierten Polyamids wurden so verbessert, dass es eine konkurrenzfähige Alternative zu erdölbasierten Polyamiden bietet, beispielsweise für die Nutzung als umweltfreundlicher Reifencord in der Automobilindustrie.
Im Jahr 2024 wurde ein entscheidender Meilenstein erreicht: Die Synthese und Aufreinigung von knapp 20 Kilogramm des Ausgangsmaterials sowie dessen Polymerisation zu Caramid verliefen erfolgreich. Parallel dazu wurden Strategien zur Fertigung maßgeschneiderter Caramidtypen für Faser- und Schaumstoffanwendungen entwickelt. Die resultierenden Muster von Spinnfasern sowie Schäumen zeigten bereits in diesem frühen Stadium vielversprechende Ergebnisse in Bezug auf Verarbeitbarkeit und mechanische Eigenschaften.
Ein zweiter Schwerpunkt lag auf der Funktionalisierung technischer Polymere wie Polyethylentherephthalat (PET) und Cellulose. Durch bioaktive Additive wurden z. B. hydrophile Oberflächen, biobasierter Flammschutz und enzymatisch gesteuerter Abbau realisiert. Erfolgreich war die Einbindung stabilisierter Enzyme, die einen effizienten Abbau von PET unter milden Bedingungen ermöglichen werden. Darüber hinaus wurden Prototypen von diagnostischen Devices sowie vollständig biobasierte hydrophobierte Cellulose erzeugt.
Erste virtuelle Materialmodelle für Schutztextilien und technische Komponenten wie Reifen wurden erstellt und validiert. Die Integration von Simulation, Materialanalyse und ökologischer Bewertung erlaubt eine schnelle, zielgerichtete Entwicklung nachhaltiger Materialien bis hin zu virtuellen Demonstratoren.
Für das kommende Projektjahr steht die Skalierung der Prozesse und Anwendungen im Vordergrund. Ein Fokus liegt auf Demonstratoren für Schutzkleidung und technische Schäume. Die Ergebnisse aus SUBI²MA zeigen wie biobasierte und biohybride Materialien durch intelligente Prozessführung und interdisziplinäre Zusammenarbeit zur industriellen Reife geführt werden können.
Das Fraunhofer-Leitprojekt SUBI2MA wird vom Fraunhofer IAP koordiniert und nimmt eine wegweisende Position in der Biotransformation der Kunststofftechnik ein. Ein Team aus sechs Fraunhofer-Instituten konzentriert sich dabei auf die Nutzung biobasierter Materialbausteine. Durch die Integration biologischer Komponenten können zukünftig ganz neue Materialien entwickelt, hergestellt und dem Markt zur Verfügung gestellt werden. Zudem erarbeiten die Forschenden modell- und datenbasierte Simulationsmethoden, um die Materialentwicklung zu beschleunigen. Das Projekt startete im Januar 2022 und endet im Dezember 2025.
Fraunhofer-Institut für 
