Innerhalb der Allianz Bau entwickelt das Fraunhofer ICT innovative Lösungen für nachhaltige und leistungsstarke Baumaterialien. Dazu zählen umweltfreundliche und biobasierte Wärmedämmstoffe, Partikelschäume für Dämmzwecke, Werkstoffverbunde für Fassaden- und Dämmelemente sowie Hybridmaterialien für Funktionselemente. Außerdem bietet das Institut thermoplastische Schäume mit extrem niedriger Dichte von nicht mehr als 50 kg/m³ im 3D-Druck für maßgeschneiderte Leichtbauteile an – das entspricht in etwa 5 Prozent der Dichte des Vollmaterials.

Nachhaltige Dämmstoffe und Recyclinglösungen

Ergänzend dazu arbeitet ein Team an der Aufbereitung von EPS-Dämmstoffen, die mit dem weit verbreiteten, jedoch umweltschädlichen Flammschutzmittel HBCD (Hexabromcyclododecan) versetzt sind. Es darf seit Mai 2013 weder hergestellt noch eingesetzt werden und muss bei Sanierungen adäquat entsorgt werden.

Im Rahmen des europäischen Projekts CREAToR wurde das Recycling HBCD-belasteter EPS-Dämmstoffe erfolgreich aufgezeigt. Am Messestand demonstriert das Fraunhofer ICT die Kreislauffähigkeit des Materials anhand einer Dämmplatte aus aufgereinigtem EPS-Rezyklat, welches aus einer HBCD-flammgeschützten Dämmung stammte.

Als Alternative zu HBCD entwickelt das Fraunhofer ICT aktive Beschichtungen für besseren Brandschutz: Bio-Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen wie Polylactid (PLA) und Cellulose (CA, CP) ersetzen petrobasierte Materialien wie EPS. Expandierbares PLA (EPLA) bietet eine geringere Wärmeleitfähigkeit als EPS und reduziert so den CO₂-Fußabdruck.

Dämmstoffe zur akustischen Optimierung

Kunststoffe sind ideale Konstruktionswerkstoffe: leicht, meist preiswert und komplex in 3D formbar und vielfach großserientauglich. Allerdings ist gerade das geringe Gewicht aus akustischer Sicht eine Herausforderung. Die Potenziale einer akustischen Optimierung dieser Werkstoffe sowie von Konstruktionen und Fertigungstechniken sind auszuschöpfen, um die Geräuschemissionen von Geräten mit Kunststoffgehäuse zu reduzieren.

Das Fraunhofer-Eigenforschungsprojekt PolymerAkustik stellt ein umfassendes Technologieangebot zur Verringerung der Schallemissionen von Geräten mit Kunststoffgehäusen dar. Die Lösungen umfassen dabei unter anderem Schäume, die innenseitig oder an Lüftungsöffnungen Schall absorbieren, sowie Strukturen, die eine hohe Schalldämmung besitzen und für Schwingungen eine hohe, gegebenenfalls abstimmbare Dämpfung aufweisen. Im Projekt entwickelte Simulations- und Fertigungsverfahren erlauben, Gehäusestrukturen und -öffnungen wie Lüftungsschlitze akustisch zu optimieren und fertigungsgerecht zu gestalten.

Innovative Alternativen zur Stahlbewehrung

Im Projekt REcyBAR werden thermoplastische, faserverstärkte Bewehrungen aus recycelten Carbonfasern entwickelt, die sich thermisch umformen und schweißen lassen. Diese Bewehrungsstäbe aus faserverstärktem Kunststoff bieten dank ihrer Korrosionsbeständigkeit erhebliche Einsparpotenziale im Vergleich zu Betonstahl.

Effiziente Herstellungsverfahren wie die reaktive Thermoplast-Pultrusion von glasfaserverstärktem PA6 ermöglichen eine präzise Oberflächenprofilierung. Am Fraunhofer ICT wird das In-situ-Pultrusionsverfahren optimiert, um Fasern effizienter zu verarbeiten und die chemische Stabilität der Matrix in basischem Beton zu verbessern.

In Zusammenarbeit des Fraunhofer ICT mit dem Karlsruher Institut für Technologie KIT entsteht ein weiteres innovatives Verfahren: Ein roboterbasiertes additives Fertigungsverfahren für endlosfaserverstärkte Skelettstrukturen, die als Betonbewehrung eingesetzt werden. Damit sind vielfältige Anwendungen im Transport-, Bau- und Freizeitbereich denkbar. Um maximale Gestaltungsfreiheit und faseroptimierte Lastpfade zu erreichen, werden Hybridgarne im Fertigungsprozess aufgeschmolzen und mit Hilfe eines Industrieroboters präzise um feste Punkte auf der Bauplattform gelegt. Die mikrowellenunterstützte Erwärmung im Druckkopf ermöglicht dabei eine hohe Aufschmelzleistung, eine präzise Temperaturführung und eine hohe Energieeffizienz. Das Exponat am Fraunhofer-Stand zeigt eine mögliche Anwendung als lastpfadgerechte Bewehrungsstruktur in Betonbauteilen.

Eine dritte Alternative zur Stahlbewehrung stellt Sebastian Reinhardt, Wissenschaftler am Fraunhofer ICT, in einem Vortrag am Dienstag, 14. Januar 2025, um 11 Uhr am Fraunhofer-Stand vor: das Potenzial und die Darstellung von Hochleistungsholz als Bewehrung in Holz-Beton-Systemen.