Bio alapú versenyautók
Könnyebb, mint az üvegszál, olcsóbb, mint a szénszál, és megújuló nyersanyagokból készül: a növényi rostok, mint a hőre keményedő anyagok, fenntartható alternatívát jelentenek az acélnál 60 százalékkal könnyebb, ugyanakkor robusztus járműtestek számára. Egy autósport csapat lengyel szálakból és növényi olajokon alapuló gyantából készült bio-kompozitot tesztel az úgynevezett bio-Sciroccóval a versenypályán. Smudo hip-hop sztár ül a volán mögött.
A súlycsökkentés a varázsszó a járműiparban. Függetlenül attól, hogy alacsonyabb fogyasztásról és így jobb belső CO2-értékről van szó a belső égésű motoroknál, vagy nagyobb tartományokról van szó elektromos járműveknél. A motorversenyzésben, ahol a másodperc százada számít, évtizedek óta a könnyűsúlyú karosszéria a szabály. Korábban kezdetben könnyűfémeket használtak erre. Néhány éve szénszálakat használnak helyette. Bár csúcstechnológiájuk van, drágák és általában fosszilis nyersanyagokból állnak.
Lényegesen olcsóbbak - ugyanakkor nehezebbek is - az üvegszálak. A természetes szálak alternatívát jelentenek. Súlyuk kevesebb, mint az üvegszál, és a szénszál töredékébe kerül. "Ezért támogatjuk a természetes szálerősítésű műanyagok további fejlesztését és tesztelését a járműgyártásban" - magyarázza dr. Andreas Schütte, a megújuló nyersanyagok ügynökségének (FNR) ügyvezető igazgatója, Gülzow-Prüzen. És ott, ahol a könnyű konstrukció gyökerei vannak: a versenyzésben. Az FNR a Szövetségi Élelmezési és Mezőgazdasági Minisztérium (BMEL) nevében támogatja a Four Motors versenyző csapat Bioconcept-Car projektjét, amely a fenntartható mobilitásra szakosodott. A Bio-Scirocco 2.0 TDI kiemelkedő pilótája Smudo, a „Die Fantastischen Vier” együttes frontembere. A Four Motorszal a zenész 2003 óta a versenyzés egyik zöld úttörője. A Bio-Roccóval indul a VLN állóképességi bajnokság versenyein és az ADAC 24 órás versenyén a nürburgringi Nordschleife-n.
"A projekt úgy van megtervezve, hogy a versenyzés extrém körülményei között megszerzett ismeretek közvetlenül kapcsolódjanak az autóiparhoz" - magyarázza Schütte. A mérnökök a háromdimenziós alkatrészek biopolimerjein kívül először sík, természetes szálerősítésű duromereket használnak a test számára. A Bioconcept-Car anyagválasztásáért és fejlesztéséért Prof. Dr. Hans-Josef Endres a Hannoveri Egyetem Bioplasztikai és Biokompozit Intézetétől (IfBB). Számára különös vonzerő a bioalapú komponensek tesztelése nemcsak a laboratóriumban, hanem a versenyzés során is: "A hőmérséklet ingadozása, nyomásterhelés, kőforgács, nedvesség, rezgés, ütközés - ilyen körülmények nem szimulálhatók száz százalékkal a laboratóriumban" - magyarázza Endres.
Bio-kompozit lenből és növényi olajból
Leegyszerűsítve: a testrészek szövetszőnyegekből állnak, amelyeket a tudósok egy formába helyeznek, és gyantával áztatnak, amely aztán megkeményedik. Az első próbálkozások után a kender lenszövettel a hannoveri anyagmérnökök tiszta len szövet mellett döntöttek. A lenszálak húzóerők, rendelkezésre állnak, nagyon finomak, homogének, hajlékonyak és lehajthatóak, ami azt jelenti, hogy jól alkalmazkodnak az öntött részekhez. Ez pontos éleket hoz létre, amelyek fontos szerepet játszanak az alkatrészek méretpontosságában és feldolgozási minőségében. "Különböző szövési technikákkal is kísérleteztünk annak érdekében, hogy javítsuk a természetes szálas szövetek eldobhatóságát és egyúttal optimális alapsúlyt érjünk el a terhelhetőséghez képest" - magyarázza Endres.
A gyanta szabályozott kikeményedése a kemencében fontos a természetes rost kompozitok stabilitása szempontjából. A kémiai reakciónak teljesen befejeződött. Ellenkező esetben a folyamat később újraindul, például a motor hője vagy a napfény hatására, és a testrészek deformálódnak. Az összetevőtől és a felhasznált gyantától függően a kemencében történő keményedés néhány órát vesz igénybe.
Mivel a Bioconcept-Car a projekt szakaszában indul a VLN versenyeken, az Endres csapata lépésről lépésre halad, és kezdetben növényi szálakból készült praktikus szövetet fejlesztett ki. A tudósok petrolkémiai gyantával dolgozzák fel, amelynek technikai tulajdonságai, például zsugorodási viselkedése vagy kikeményedési hőmérséklete ismertek. Csak egy további lépésben használnak biogén mátrixot a természetes szálakkal kombinálva. "Így minimalizáljuk az első alkalommal használt alkatrészek miatti megfizethetetlenséget, és garantálhatjuk, hogy az alkatrészek mindenképpen ellenállnak a versenyzéssel járó igénybevételnek" - magyarázza Endres. Különböző növényi olajokat, például lenmagot vagy napraforgóolajat lehet használni megfelelő bio-gyanta alapanyagaként a kívánt tulajdonságok, például keménység, viszkozitás vagy gyors kikeményedés elérése érdekében, amelyek a természetes szálakkal kombinálva a kívánt eredményhez vezetnek.
"Az FNR projekt részeként azonban nemcsak magunk optimalizáljuk az anyag alkatrészeit, hanem először tesztlemezeket is használunk az optimális rost-mátrix arány meghatározásához, például annak érdekében, hogy a laboratóriumban a lehető legkisebb tömeggel elérjük a stabilitást" - magyarázza Endres. A csapat ezután tesztek aláveti a tesztpaneleket, például szakítószilárdsági teszteket, ütésteszteket vagy ütközési magatartást, mielőtt az anyagokat versenyző alkatrészek előállításához használják.
Sikeres étrend: 60 százalékkal kevesebb a mérleg
A fejlesztési munka eredménye: A természetes szálerősítésű duromerből készült csomagtérajtóval, motorháztetővel és ajtókkal a Bio-Scirocco súlya 67 kg-mal kisebb, mint a gyártási modellé. A megfelelő acélból készült alkatrészekhez képest ez körülbelül 60 százalékos súlymegtakarításnak felel meg. Egyes alkatrészek súlya majdnem 64 százalékkal kisebb: a szokásos ajtó súlya 38,5 kg, míg a növényi rostokkal megerősített anyag súlya 14 kg.
Az alacsonyabb súly miatt a Smudo még gyorsabb köridőket képes vezetni a Bio-Sciroccóval. "Ha belegondolunk, hogy a 100 kg-mal kisebb tömeg kb. Fél liter/100 km üzemanyag-megtakarítást jelent egy sorozatú járművön, akkor világossá válik projektünk relevanciája az autóipar számára" - magyarázza Endres. Technikailag lehetséges természetes szálerősítésű hőre keményedők gyártása. A projekt végén a mérnökök ezért létrehoznak egy katalógust, amely részletesen felsorolja az alkatrészeket, a felhasznált anyagokat és a gyártási folyamatokat, valamint a biomasszal kapcsolatos felhasználási javaslatokat.