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“Nanocomposite for building constructions and civil infraestructures: European network pilot production line to promote industrial application cases.”

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Europas Herstellungspotential für Nanokomposite nach oben skalieren

Ein EU-finanziertes Projekt hat KMU im Bereich der Herstellung ermöglicht, ihre Produktionsprozesse für Nanokomposite nach oben zu skalieren, Engpässe in der Verarbeitung zu überwinden und den Rat von Sachverständigen einzuholen. Diese Erfahrung hat dazu beigetragen, nanobasierte Baustoffe der Vermarktung einen Schritt näher zu bringen.

Industrielle Technologien

Nanokomposite werden im Bausektor verwendet, um wetterbeständige Oberflächen, Korrosionsschutzbeschichtungen und pflegeleichte Fassadenplatten herzustellen. Ihre poröse Beschaffenheit macht die Materialien ideal als leichten Isolierstoff. Doch ungeachtet der steigenden Industrie- und Verbrauchernachfrage nach solchen flexiblen umweltschonenden Lösungen, hat sich die Kommerzialisierung von Nanokompositen für Gebäude als herausfordernd erwiesen. „Die meisten Herstellungsunternehmen, über die wir hier sprechen, sind KMU, das bedeutet, dass die Produktion von Nanokompositen in Volumen, die für die Bauindustrie von Nutzen wären, ein echtes Problem ist“, erklärt Projektkoordinator Prof. José-Luis Valverde von der Universität Kastilien-La Mancha in Spanien. „Die Herausforderung ist nicht die wissenschaftliche Grundlage oder gar einen Markt zu finden; sie ist die Maßstabsvergrößerung vom Labor in die vorkommerzielle Produktionslinie oder Pilotlinie. Hier liegt der wirkliche Engpass, und es gibt nur wenige Spezialisten für die Maßstabsvergrößerung, die helfen können.“ Engpässe beseitigen Die Überwindung dieses Engpasses war der Beweggrund für das Projekt NANOLEAP (Nanocomposite for building constructions and civil infrastructures: European network pilot production line to promote industrial application cases). Zunächst richteten die Projektpartner mit Erfahrung in der Maßstabsvergrößerung ein koordiniertes Netz von Pilotlinien für Nanokomposite ein, um KMU dabei zu unterstützen, ihre Produkte näher an die Kommerzialisierung heranzuführen. Daraufhin wurde eine offene Ausschreibung gestartet, um KMU zu gewinnen, die ihre Technologie über das Netz entwickeln oder prüfen wollten. „Die Idee hinter dem Projekt war einfach“, sagt Valverde. „KMU würden normalerweise sehr viel finanzielle Unterstützung erhalten, um ihre Ideen auf den Markt zu bringen, sodass wir stattdessen Dienstleistungen für die Maßstabsvergrößerung kostenlos anboten. Diese Dienstleistungen beinhalteten ebenfalls die Entwicklung von Geschäftsplänen und Marktanalysen.“ Die Fokussierung auf Innovationen im nahezu industriellen Maßstab ermöglichte dem Projektteam, KMU bei der Implementierung ihrer Forschungsergebnisse zu unterstützen und ihre Produkte und Prozesse weiterzuentwickeln. Zu Innovationen, denen von europäischen KMU der Weg bereitet wird, zählen unter anderem wetterbeständige Nanokompositbeschichtungen, um Strukturen zu schützen, die aggressiven Umgebungen ausgesetzt sind, darunter zum Beispiel Windkraftanlagen sowie küstenferne und marine Infrastrukturen. Fassadensysteme, die auf Polymer-Nanokompositen basieren, sind ein weiterer Bereich mit Potential. Diese Materialien sind weitaus leichter als Beton oder Glas und können Funktionalitäten wie zum Beispiel selbstreinigende Eigenschaften, UV-Schutz und hohe Wärmedämmung aufweisen. Einfache Lösungen, große Ergebnisse Valverde ist davon überzeugt, dass das Projekt für alle Beteiligten eine sehr positive Erfahrung gewesen ist. „Eines der KMU im Bereich der Nanokompositherstellung, das wir unterstützten, war beispielsweise eine irische Firma, die auf die Entwicklung von Nanokomposit-Sonnenkollektoren abzielte, die massenweise hergestellt und zu 50 % geringeren Kosten als bestehende metallische Sonnenkollektoren installiert werden können und Gewichts- sowie ästhetische Vorteile aufweisen, die wesentlich verbesserte Eigenschaften beim Auffangen von Sonnenenergie bieten werden. Andere KMU wurden jeweils bei der Entwicklung von Biosensoren für die Detektion von Biomarkern in biologischen Flüssigkeiten und Beschichtungen unterstützt, die auf Magnetstahllaminierungen und andere metallische Maschinenteile angewandt werden“, sagt Valverde. „Vor deren Vermarktung hatten sie Probleme. Wir konnten auf unsere Erfahrung zurückgreifen und ihnen bei der Verbesserung und Optimierung ihrer Produktionsprozesse helfen.“ Für Valverde ist dies der wesentliche Wert des NANOLEAP-Projekts: die Bereitstellung einfacher Lösungen für KMU, die diese bei der Bewältigung großer Verarbeitungshindernisse unterstützen. Eine geringfügige Verbesserung des Produktionsprozesses einer Firma bedeutet, dass diese jetzt schneller mehr Produkte auf den Markt bringen kann. Es wurde sich auch mit weiteren Engpässen für spezifische Arten von Hochleistungs-Nanokompositbeschichtungen befasst, die beispielsweise Korrosionsschutz bieten. „Metallische Korrosion kostet Europa jährlich 200 Mrd. EUR“, sagt Valverde. „Die Reduzierung von Wartungskosten im Bereich der zivilen Infrastruktur könnte zu erheblichen Einsparungen führen.“ Der Erfolg von Projekt NANOLEAP, das offiziell Mitte 2018 abgeschlossen wurde, hat zur Koordinierung einer neuen offenen Ausschreibung für Nanokomposithersteller geführt, die daran interessiert sind, von einer Vergrößerung des Fachwissens zu profitieren. „Wir bezeichnen dies als pauschale offene Ausschreibung mit besonders niedrigen Gebühren, um KMU anzusprechen“, sagt Valverde. „Unsere Idee ist es, diesen Aufruf vor Ende des Jahres zu starten. Die meisten Projektpartner sind beteiligt und von unserer Seite aus geht es um die Gewährleistung nachhaltiger Ergebnisse.“

Schlüsselbegriffe

NANOLEAP, Nanokomposite, Bauwesen, Isolierstoff, thermische, Korrosion, Fassade, Infrastruktur, Gebäude

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