Composite-Materialien machen E-Müllfahrzeuge leichter, effizienter und nachhaltiger

Fraunhofer IWS Dresden und fünf weitere mitteldeutsche Forschungsinstitute/Unternehmen bündeln Kräfte im UTILITAS-Projekt („Ultraleichte Strukturen für Nutzfahrzeuge im kommunalen Dienstbetrieb“) – Ziel: nachhaltige, kosteneffiziente Lösungen für Kommunen zur Erreichung Klimaschutzziele mit lokalen Ressourcen. Gemeinsam Bau besserer Sammelbehälter aus Leichtmetallen und faserverstärkten Composite-Kunststoffen. Ersetzen schwere Stahl-Aufbauten klassischer Müllfahrzeuge durch Alternative, die ein Drittel leichter ist.

„Diese neue Generation E-Fahrzeuge könnte dann pro Ladung so viel Abfall transportieren wie ein klassisches kleines Müllfahrzeug“, betont Annett Klotzbach, Leiterin Gruppe Kleben & Fasercomposite-Technik, Fraunhofer IWS Dresden.

Ganzheitlicher Ansatz

„Allianz entwickelt nicht nur Behälter, sondern auch zugehörige praktische Produktionstechnologien“, erklärt Klotzbach. „Wichtig: neue Behälter auch in Kleinserien profitabel fertigen und schnell in lokalen Werkstätten reparieren können.“ Partner setzen auf Alu-Rahmen + GFK-Thermoplast-Panels, testen diverse Fügeverfahren.

Neue Fügetechnologie: HeatPressCool-integrativ (HPCi)

Laser raut Alu-Komponenten auf (Rillen < Nadelstärke, ~200 µm Tiefe). Werkzeug presst Kunststoffbauteil auf Alu-Strut, erhitzt Metall kurz. Thermoplast schmilzt auf Alu-Oberfläche, fließt in Laserrillen, verankert beim Abkühlen. Nach Sekunden: Aluminium und Composite permanent fest verbunden.

Langzeitbeständigkeit & Reparatur

IWS-Ingenieure prüfen Langzeitbeständigkeit der HPCi-gefügten Leichtbaucontainer vs. Schraub-/Klebelösungen. Container muss hohen Lasten standhalten (z. B. Verdichtung durch Fahrzeugmechanik). Bisher: HPCi-Verbindungen besonders langlebig, einfacher reparierbar als Klebungen. Zugkräfte bis 25 MPa (hydraulischer Arm-Druck) standhalten.

Transferpotenzial & Werkzeug

IWS-Experten: HPCi nicht nur für Müllcontainer, auch für Leichtbau in Luftfahrt, Bahn, Industrie, Schiffbau. Industriekunden planen Einsatz in Geschirrspülern, Haushaltsgeräten. Kompakte HPCi-Fügepistolen (Größe Akkuschrauber) entwickelt – modular auf Roboter montierbar für schnelle Kleinserien. Fraunhofer plant Ausgründung für Serienfertigung der Fügepistolen.

Zeitplan

Container-Prototypen Anfang 2021 bereit. Erste Müllsammelfahrzeuge binnen zwei Jahren im Einsatz. Hauptkunden: kommunale Unternehmen.

Projektpartner (6)

• Fraunhofer IWS Dresden
• Professur Leichtbau & Kunststoffverarbeitung TU Chemnitz
• Marko Pfaff & Co. Spezialfahrzeugbau (Bad Lausick)
• Car Systems Scheil GmbH & Co. KG
• PROFIL Verbindungstechnik GmbH & Co. KG (Friedrichsdorf)
• EBF Dresden GmbH