Kunststoffseile für Nachhaltigkeit

Forschung Kunststoffe scheinen für viele Menschen umweltzerstörend. Prof. Dr. Achim Frick von der Hochschule Aalen ist überzeugt, dass Leichtbau mit Kunststoffen eine Antwort auf die ökologischen Herausforderungen der Zeit ist.
  • Ein Kunststoff-Faserseil mit einem Durchmesser von 48 mm trägt 196 Tonnen Last bis es reißt. Das entspricht 130 VW-Golf. Foto: Hochschule Aalen /Prof. Dr.-Ing. Achim Frick

Aalen.

Mobilität erfordert energieeffiziente Lösungen. Deswegen forscht Prof. Achim Frick vom Institut Polymer Science and Processing der Hochschule Aalen in Kooperation mit dem Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart an Hochleistungsseilen aus Kunststoff. Solche Seile sind extrem beanspruchbar und besitzen gewaltige Gewichtsvorteile gegenüber klassischen Stahlseilen.

Damit ermöglichen sie die Entwicklung ganz neuer, energiesparender Mobilitätskonzepte, wie urbane Seilbahnen als zukünftige Transportmittel in Großstädten und Ballungszentren. Voraussetzung ist, dass die Kunststoffseile einen sicheren Personentransport erlauben, sagt Frick. Dazu muss das Lebensdauerverhalten sehr gut untersucht und bekannt sein.

Der Einsatz von Hochleistungsseilen aus Kunststoff wie beim Bau von Mobilkränen, in der Aufzugstechnik von Hochhäusern, der Tiefseeerforschung oder Marinetechnik hat technische und energetische Vorteile. Kunststoffseile können aufgrund ihres geringen Eigengewichts viel länger sein als Stahlseile, ohne unter dem Eigengewicht des Seils abzureißen.

Zudem benötigt der Betrieb von Kunststoffseilen sowie das Auf- und Abwickeln einen Bruchteil der Energie zum Betreiben eines Stahlseils. Voraussetzung für den breiten Einsatz von Kunststoffseilen ist ein Verständnis des Lebensdauerverhaltens. Diese sogenannten Ermüdungseigenschaften untersucht Frick gemeinsam mit dem IFT der Universität Stuttgart. Hochleistungskunststoffseile werden erst wenige Jahre eingesetzt, entsprechend sind ihre Eigenschaften noch nicht ausreichend erforscht.

Im Gegenteil zu einem Kunststoffseil besitzt ein Naturfaserseil aus Hanffaser eine geringe Festigkeit.

Prof. Dr. Achim Frick
Hochschule Aalen

Im Gegenteil zu einem Kunststoffseil besitzt ein klassisches Naturfaserseil aus Hanffaser eine geringe Festigkeit und hält bei einem Seildurchmesser von 24 Millimeter gerade einer Belastung von 1,9 Tonnen stand, wenig mehr als dem Gewicht eines Golf-7-PKW. Dabei ist das Hanfseil nicht dauerhaft wasserbeständig. Ein Stahlseil mit gleichem Durchmesser ist vergleichsweise hochfest und reißt erst bei einer Belastung von 35 Tonnen, was dem Gewicht von 23 Golf-7-PKW entspricht. Jedoch ist das Handling des Stahlseils problematisch, da 100 Meter Seil 227 Kilogramm wiegen. Zudem kann Stahl rosten. Das Seil muss dann ersetzt werden und ist dadurch nicht nachhaltig.

Ein 24 Millimeter dickes Seil aus Kunststoff trägt 49 Tonnen Last bis es reißt. Das entspricht umgerechnet dem Gewicht von 32 Golf-7-PKW. Kunststoff ist wasser- und korrosionsbeständig, leicht und dadurch gut handhabbar und auch schwimmfähig. 100 Meter des Seils wiegen gerade 31 Kilogramm. Am Lebensende ist das Faserseil zu 100 Prozent recyclingfähig. Da Seile aus synthetischen Fasern extrem leicht sind und eine sehr hohe Tragkraft besitzen, hat ihre Weiterentwicklung technische Bedeutung.

Deswegen erforscht Prof. Frick zusammen mit dem IFT das Lebensdauerverhalten von Hochleistungsseilen aus Kunststoff unter dynamischer Beanspruchung für einen sicheren Einsatz in der Mobilität. Innovative Konzepte mit Kunststoffseilen Ein mobiler Kran etwa, der mit einem Hubseil aus Kunststoff ausgestattet wird, ist in seinem Gesamtgewicht durch das geringere Seilgewicht und die dadurch leichtere Wickeleinrichtung sowie eine kleinere Hakenflasche (Kranhaken) insgesamt deutlich leichter, als ein mit einem herkömmlichen Stahlseil ausgestatteter Kran. Der Kran mit Kunststoffseil kann entsprechend mit geringerer Energie betrieben und fortbewegt werden und ist damit umweltverträglicher und nachhaltiger.

Der Leichtbau durch Einsatz eines Kunststofffaserseils macht anstelle der bisher für den Antrieb verwendeten Dieselmotoren einen kompletten Elektroantrieb des Mobilkrans möglich und trägt so zur CO2-Minimierung bei. Der Strom für den Antrieb des „Elektro“-Krans kommt von der schwimmenden Windkraftanlage auf windiger See, die mit Kunststofffaserseilen befestigt zuverlässig arbeitet und die regenerative Energie liefert.

© Wirtschaft Regional 18.11.2020 19:55
264 Leser
Ist dieser Artikel lesenswert?