Schaum-Sandwich ganz nach dem Geschmack der Industrie
Rotorblätter für Windkraftanlagen werden üblicherweise aus Verbundwerkstoffen hergestellt, die besonders leichtgewichtig sein sollen, um den Wirkungsgrad zu steigern. Diese Komposite haben häufig die Form einer Sandwichstruktur mit Balsaholz oder Polyvinylchloridschaum (PVC) in der Mitte. Die Suche nach noch leichteren und langlebigeren Materialien wird von der zunehmenden Größe der Rotorblätter und der immer höheren Zahl von Offshore-Windparks vorangetrieben. Man will damit die Effizienz bei gleichzeitiger Verringerung der Wartungskosten steigern. Das EU-finanzierte Projekt "Microcellular nanocomposite for substitution of Balsa wood and PVC core material" (NANCORE) entwickelte nun neuartige Nanokomposit-Polymerschäume. Hier schließt man Luftblasen in kontinuierlichen Nanokompositphasen ein, wobei bei diesen Schäumen Polypropylen (PP) oder Polyurethan (PU) zum Einsatz kommen. Die Materialien sind eine mögliche Alternative zu den bislang üblichen und können bei Windkraftanlagen, Yachten und Eisenbahnbauteilen Verwendung finden. Das Entwicklungsvorhaben beinhaltete geeignete Verarbeitungswege, Charakterisierungen, Modellierungen und selbstverständlich toxikologische Prüfungen. Den Wissenschaftlern gelang die Bereitstellung zahlreicher neuartiger Formulierungen mit mechanischen Eigenschaften, welche den Spezifikationen entsprechen. NANCORE entwickelte außerdem etliche Charakterisierungsinstrumente sowie Mess- und Modellierungsverfahren, die wertvolle Dienste zur Untersuchung der PP- und PU-basierten Nanokompositschäume leisten werden. Die Resultate der toxikologischen Prüfungen und der erweiterten Risikobewertung werden Einfluss auf die Handhabung bei der Verarbeitung haben. Überdies ermöglichte der große Rahmen des Projekts die Ermittlung wichtiger Herausforderungen, die in Zukunft anzugehen sind. Insbesondere die Hochskalierung der PP-Prozesse für eine kostengünstige Produktion stellte sich als technologisch schwierig heraus. Überdies ergab die Lebenszyklusbewertung, dass PU-Schäume eine höhere Umweltbelastung als Balsaholz verursachen. Insgesamt trug NANCORE ganz wesentlich zu einer Wissensbasis im Zusammenhang mit Nanokomposit-Polymerschäumen bei. Es wurden neuartige Materialien, Charakterisierungen und Messinstrumente entwickelt sowie toxikologische Studien durchgeführt. Außerdem wird die Ausbildung neuer Wissenschaftler im Rahmen des Grund- und Graduiertenstudiums in sämtlichen vorhergehend genannten Themen zweifellos deren Karrierechancen verbessern.
