Vortrag Stefan Brück - ZPT
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Verbundwerkstoffe:<br />
Märkte, Trends, Chancen<br />
<strong>Stefan</strong> <strong>Brück</strong>, INM<br />
01.08.2013, Saarbrücken
~1,1 Mio. t EU ~¼ der weltweiten Produktionsmenge<br />
Deutschland (5% global)<br />
> Osteuropa > Spanien/Portugal…<br />
Der EU Markt für Verbundwerkstoffe<br />
Export schwieriger<br />
Rückgang der Fahrzeugproduktion in Südeuropa<br />
Windflügel aus China, SMC Teile aus Indien<br />
aber: Aufholeffekte bei Fahrzeugen in Amerika und Asien<br />
Angrenzende Türkei<br />
195 kt 2012, Deutschland 182 kt<br />
75% Baubereich: Rohre und Tankanlagen, Abwasser- und Wasserkanäle,<br />
Wasserspeicher, Offshore-Anwendungen, Sanitär, Dächer, Masten, Fusswege<br />
8/5/2013 2
Transport<br />
Pkw- und Nutzfahrzeuge,<br />
Schienenfahrzeuge, Bootsbau, Luftfahrt<br />
Bau<br />
Infrastruktur und Leitungsbau<br />
Industrieller Anlagenbau<br />
Windkraftflügel<br />
Elektro- und Elektronik<br />
Leiterplatten<br />
Gehäuse für Drucker, Laptops…<br />
Sport- und Freizeit<br />
Möbel, Golf, Tennis, Boote,…<br />
Oft Produkte für Endabnehmer<br />
Hohes Potenzial für neue Produkte<br />
Anwendungsindustrien<br />
<strong>Brück</strong>e aus<br />
Textilbeton in<br />
Lautlingen,<br />
Deutschland<br />
Quelle: Deutsche<br />
Wikipedia 2012,<br />
Harald Bischoff<br />
8/5/2013 3
Globaler Compositmarkt<br />
2011: 72 Mrd. € Prognose + 6%<br />
EU Anteil 1/4<br />
GFK Glasfaserverstärkte Kunststoffe<br />
~95% der Faserverbundkunststoffe<br />
2012: 1.010.000 t in EU -4% Trends bei Produktionszahlen<br />
CFK Carbonfaserverstärkte Kunststoffe<br />
2012: 65.000 t global 13-17% Wachstum<br />
Medieninteresse: CFK in der automobilen Großserie<br />
1953 Corvette mit all fiberglass body<br />
Quelle: www.web-cars.com<br />
8/5/2013 4
Industrielle Verfahren: SMC/BMC<br />
Trends bei Verfahren<br />
Prognose -4%<br />
oft serien(nahe) Produkte z.B. Stoßstangen, Zugsitze<br />
Abnahme wegen geringerer Fahrzeugnachfrage (SMC)<br />
konstant im Elektro- und Elektronikbereich (BMC)<br />
8/5/2013 5
Offene Verfahren: Hand lay-up, Spray-up<br />
Trends bei Verfahren<br />
Prognose -9%<br />
Handarbeit, Einzelfertigung, => Chancen für individuelle Produkte<br />
viele kleine und mittlere Produzenten<br />
Offshore Windparks<br />
Wirtschaftlichkeit? Finanzierung? Technik?<br />
Produktion im Ausland<br />
Vermehrter CFK-Einsatz<br />
Maritime Wirtschaft<br />
Einbußen in südlichen Ländern<br />
8/5/2013 6
Trends bei Verfahren<br />
RTM (Resin Transfer Moulding) Verfahren (Spritzpressen)<br />
Prognose: Konstant<br />
Ersetzt durch höhere Automatisierung Offene Verfahren<br />
Steigender Einsatz im Automobilbau<br />
Forschung für verbesserte & schnellere Produktion<br />
8/5/2013 7
Schleuder- und Wickelverfahren<br />
GFK nach Verfahren<br />
Prognose: Rückläufig<br />
Anlagenbau: Rohre und Tanks<br />
Abwasserkanalrenovierung mit Schlauchlinern<br />
Marktführer: Sudosteuropa, Westasien<br />
Fehlende Infrastrukturprojekte in Südeuropa<br />
8/5/2013 8
Trends bei Verfahren<br />
Glasmattenverstärkte GMT und langfaserverstärkte Thermoplaste LFT<br />
Prognose + 6%<br />
Glasfasermatten imprägniert mit Thermoplast PP, PA, …<br />
gutes Crashverhalten => Organoblech im Fahrzeugbau<br />
geringes spezifische Gewicht, Härte und Steifigkeit auch bei geringen<br />
Temperaturen, Feuchtigkeits- und Chemikalienresistenz, Langlebigkeit, Recycling<br />
Chance: Ersatz für andere Werkstoffe z.B. Sperrholz<br />
8/5/2013 9
CFK<br />
Carbonfaserverstärkte Kunststoffe CFK<br />
95% der CF gehen in CFK<br />
Rest u.a. in Metall-Matrix oder<br />
Keramik-Matrix z.B. für Bremsen 6 µm Carbonfaser auf menschlichem Haar<br />
Quelle: German Wikipedia, 2004 by Anton<br />
Airbus A380 - zu 22% (58 Tonnen) aus<br />
CFK<br />
Quelle: Roger Green from BEDFORD, UK<br />
8/5/2013 10
CFK Anwendungen 2011<br />
8/5/2013 11
CFK Trends<br />
Trends<br />
Mehr als 13% geschätztes Wachstum<br />
Luftfahrt: Bestellungen und Passagierzahlen positiv<br />
Fahrzeuge: CO2-Flottenausstoß bis 2020 95g/km,<br />
Elektro…, Erdgas…<br />
Tanks für «Power-to-Gas»<br />
Markt für Windflügel +23%<br />
Dennoch Herausforderungen<br />
Wie Serienfertigung?<br />
Garnknappheit und Qualitätsmängel bei CF<br />
Reparatur und Health-Monitoring<br />
Recycling - Pyrolyse?, Solvolyse?<br />
198m hohe 7,5 MW Windkraftanlage<br />
Enercon E-126 im Windpark<br />
Schneebergerhof mit zweigeteiltem<br />
Rotorblatt (24m Stahl/35m GFK)<br />
Quelle: Deutsche Wikipedia 2011,<br />
Autor Zonk43<br />
8/5/2013 12
Schonender Umgang mit Ressourcen<br />
Erzeugung, Verbrauch, Speicherung von<br />
Energie<br />
Ökologie: Nachwachsende Rohstoffe:<br />
⇒ Verbundwerkstoffe im Leichtbau<br />
Weniger Gewicht = geringere<br />
Betriebskosten und höhere Effizienz<br />
Performance durch Materialauswahl,<br />
Materialkombination und Design<br />
Naturfaserverbundwerkstoffe v.a.<br />
Flachsfasern<br />
Leichtbau = Zentrales Thema<br />
GFK-Blattfeder von IFC-Composite GmbH<br />
Bei 40-Tonner-Lkw statt 66 kg (Stahl) nur 17 kg<br />
leicht. Quelle: www.ifc-composite.de<br />
8/5/2013 13
« Nachteil Hochlohnproduktion »<br />
dafür aber Integration und Automation<br />
& höhere Effizienz von Material und Energie<br />
Spezifischen Stärken nutzen<br />
1. Innovation 2. Qualität 3. Wissen<br />
Innovation<br />
Kooperation Technologieanbieter und Forscher<br />
Werkstoffe gezielt kombinieren Metall/Komposit<br />
Zyklische TP, Endlos TP: Vermischung/Beschichtung<br />
Komposite mit integrierten Sensoren<br />
Selbstheilende Komposite<br />
Chancen für EU/DE Unternehmen<br />
« Keine Standardprodukte mit Mindestqualität und Niedrigpreis »<br />
75-80% Kosteneinsparung durch 3D-<br />
Faserstrukturen (Preforms)<br />
Quelle: www.tajima.de<br />
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Weitere Marktsegmente erschliessen<br />
Andere Werkstoffe ersetzen<br />
International ausrichten<br />
Angebot anpassen<br />
Vorsprung bei Bildung und Wissen ausbauen<br />
Kooperation zwischen Unternehmen<br />
Weiterbildung in der Wertschöpfungskette<br />
Für eine erfolgreiche Zukunft<br />
Produktion noch weiter industrialisieren<br />
für bestimmte Märkte essentiell Bsp. CFK im Fahrzeug, Luftfahrt<br />
Marketing betreiben<br />
Studien zu Nachhaltigkeit und Lebenszyklus (Langlebigkeit CFK)<br />
Potenziale bekanntmachen<br />
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Composites Marktbericht 2012<br />
Der GFK-Markt Europa, Dr. Elmar Witten (AVK)<br />
Der globale CFK-Markt, Bernhard Jahn / Doris Karl (CCeV)<br />
http://www.carbon-composites.eu/leistungsspektrum/marktberichte<br />
Serienproduktion von hochfesten Faserverbundbauteilen<br />
Dr. Ralph Lässig, DR Martin Eisenhut et al.<br />
Roland Berger Strategy Consultants / VDMA Forum Composite Technology<br />
Zielmarktanalyse: Verbundwerkstoffe in Frankreich<br />
AHK Frankreich (Deutsch-Französische Industrie- und Handelskammer)<br />
Paris, Oktober 2012<br />
http://www.francoallemand.com<br />
8/5/2013<br />
Literatur<br />
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INM - Leibniz Institut für Neue Materialien gGmbH<br />
Campus D2 2<br />
66123 Saarbrücken<br />
www.inm-gmbh.de<br />
Dr. Cenk Aktas<br />
Cenk.Aktas@inm-gmbh.de<br />
<strong>Stefan</strong> <strong>Brück</strong><br />
<strong>Stefan</strong>.Brueck@inm-gmbh.de<br />
+Composites Webseite<br />
www.pluscomposites.eu<br />
8/5/2013<br />
Kontakt Deutschland<br />
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