Effiziente Leichtbau-Sandwichtechnologie für klimafreundliche Logistik-Systeme

Großladungsträger (GLT) bieten bei geringem Eigengewicht und gleichzeitig großer Tragkraft viel Stauraum. Sie leisten damit wichtige Dienste für die weltweite Logistik. Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS verfolgt in einem neuen Projekt, zusammen mit der Infinex Kunststofftechnik GmbH, der HUESKER Synthetic GmbH und der TWIN-TEC Packaging GmbH das Ziel, Großladungsträger zu optimieren. Durch den Einsatz von thermoplastbasierten Sandwichkonstruktionen können sie geringes Eigengewicht, hohe Stabilität, flexible Bauweise und einen CO2-einsparenden Lebenszyklus vereinen.

© TWIN-TEC Packaging GmbH
Im Projekt sollen Großladungsträger durch den Einsatz von thermoplastbasierten Sandwichkonstruktionen die Transport bedingten CO2-Emissionen reduzieren und dadurch klimafreundlicher werden.
LKW mit zusammengefalteten Großladungsträgern
© TWIN-TEC Packaging GmbH
Großladungsträger können für den Leertransport ihr Volumen um ein Vielfaches minimieren, indem sie zusammengefaltet und aufeinandergestapelt werden.
© Infinex Kunststofftechnik GmbH
Thermoplastische Sandwichplatten für den Leichtbau.

Großladungsträger bieten durch ihre individuelle Bauweise den Ladungsgütern besonderen Schutz und viel Stauraum, speziell auch für schwere und unhandliche Waren, Maschinenteile oder Werkstücke. Sie lassen sich sowohl für die Lagerung als auch den Transport einsetzen, hierbei vor allem für die Überbrückung von großen Entfernungen und bei gewichtskritischen Transporten. Aktuelle Schätzungen gehen von mehr als 2,5 Millionen Großladungsträgern aus, die weltweit allein für den Automotive-Sektor im Einsatz sind. Dabei sind derzeit vor allem GLT in Form von Gitterboxen in Stahlbauweise etabliert, die bedingt durch ihre Bauweise jedoch weder flexibel noch platzsparend eingesetzt werden können.

Hier setzt das Konsortium an und verfolgt im drei Jahre laufenden Projekt das Ziel, bei kunststoffbasierten Großladungsträgern durch den Einsatz einer Leichtbau-Sandwichkonstruktion ein verbessertes Masse-Leistungsverhältnis zu erzielen. »Die Boxen können für den Leertransport ihr Volumen um ein Vielfaches minimieren, indem sie zusammengefaltet und aufeinandergestapelt werden. Dies hat nicht nur den positiven Effekt der CO2-Einsparung, sondern es lassen sich auch im Leerzustand deutlich mehr Boxen im LKW transportieren. Zudem wird durch die Leichtbau-Sandwichkonstruktion eine längere Lebensdauer der Transportbehälter erreicht«, sagt Sven Wüstenhagen, der das Projekt am Fraunhofer IMWS leitet. Das Forschungsteam strebt außerdem die Übertragung der optimierten Leichtbau-GLT in den großindustriellen Maßstab an, um das Gewichteinsparungspotenzial der Sandwichkonstruktion für den terrestrischen und wasserbasierten Transport und Verkehr zu erschließen und aufgrund der angestrebten Übertragbarkeit der optimierten Sandwichkonstruktionen die Materialeffizienz in weiteren Branchen zu steigern.

Durch eine optimierte Konstruktion und Funktionsintegrationen soll bei gesteigerter Nutzlast außerdem die Reparaturrate reduziert werden. Ein weiteres Ziel ist die Steigerung der stofflichen Recyclingrate von fasergefüllten Thermoplasten. Die in den GLT eingesetzten Kunststoffe können auf diese Weise später in anderen Branchen weiter- oder wiedergenutzt werden. Das Fraunhofer IMWS bringt dabei seine Kompetenzen im Bereich der polymerbasierten Faserverbundmaterialien ein, insbesondere zu Sandwichstrukturen und dem beanspruchungsgerechten Werkstoffeinsatz für den Strukturleichtbau.

Sandwichstrukturen ergeben deshalb Sinn, da durch die Kombination von zwei faserverstärkten Decklagen mit einem leichten Kernwerkstoff ein hervorragendes Verhältnis zwischen mechanischen Eigenschaften und Bauteilgewicht ermöglicht wird. Gegenüber der monolithischen Bauweise lassen sich erhebliche Gewichtseinsparungen von bis zu 70 Prozent realisieren, bei gleichbleibender mechanischer Performance. Werden für den Kern und die Deckschichten thermoplastische, aufschmelzbare Kunststoffe verwendet, lassen sich ebene Sandwichhalbzeuge sehr effizient in kontinuierlichen Fertigungsverfahren herstellen.

»Durch die im Projekt angestrebten Erkenntnisse sind weitere Innovationspfade für Großladungsträger denkbar. Neben dem Leichtbau-Ansatz könnten beispielsweise auch Wege für den Transport von Li-Ionen Batterien in Großladungsträgern erschlossen werden«, ergänzt Wüstenhagen.