Leichtigkeit setzt sich durch. Ein Gespräch mit Ludovico Focato, Project Manager bei Tecnoproteo

Die industrielle Forschung im Bereich der nachhaltigen Mobilität hay neue Ziele gesetzt. Dazu gehören der Ersatz von Metallteilen in Fahrzeugen durch leichtere Komponenten, das Recycling von Sekundärrohstoffen zu einem Anteil von über 50 %, sowie die Anpassung bestehender Technologien.

Dies ist das Ziel von Tecnoproteo Upcycling Future, einem Pilotprojekt, an dem Eurodies (Konsortialführer), F.T. Famat, 2 Gamma, CRF Stellantis, Environment Park und das Politecnico di Torino beteiligt sind. Alle Partner arbeiten im Rahmen einer 30-monatigen Kooperation eng zusammen.

Ludovico Focato, seit 2023 Wirtschaftsingenieur bei Eurodies und Projektleiter für Tecnoproteo, stellt das Projekt vor.

Ludovico Focato, Wirtschaftsingenieur und Projektmanager für Tecnoproteo

Der aktuelle Kontext: Markt und Lieferkette

Ludovico, welches sind die wichtigsten Trends und Herausforderungen im Transportsektor, insbesondere für die Automobilindustrie, im Hinblick auf Materialien und Nachhaltigkeit?

Die Entwicklung im Transportsektor treibt einen neuen Ansatz bei der Herstellung von Fahrzeugkomponenten voran. Zu den Hauptherausforderungen gehört die Notwendigkeit, das Bauteildesign an Kriterien der ökologischen Nachhaltigkeit auszurichten. Ziel ist es, die CO2​-Emissionen in der Produktionsphase zu senken und die Auswirkungen am Ende des Lebenszyklus durch Demontage- und Materialrecyclingkonzepte zu minimieren. Hinzu kommt der dringende Bedarf nach Gewichtsreduzierung, um eine höhere Energieeffizienz zu gewährleisten – insbesondere bei Elektrofahrzeugen. Verstärkt wird dies durch den regulatorischen Druck der Europäischen Union hin zu einem immer massiveren Einsatz von Recyclingmaterialien.

Wie positioniert sich die aktuelle Blechabschnitt- und Umformbranche angesichts dieser neuen Anforderungen?

Die Blechumformung ist auch heute noch einer der wichtigsten Sektoren. Interessant ist, dass die Thermokompressionsformung von innovativen Verbundstoffplatten strukturell dieser Lieferkette zugeordnet werden kann – sowohl hinsichtlich der Anlagen (vertikale Pressen) als auch der verarbeitbaren Geometrien und Prozessabfolgen.

Ein erfolgreicher Abschluss von Tecnoproteo würde es ermöglichen, bestehende Anlageninvestitionen zu schützen, indem die traditionelle Blechproduktion durch das Pressen von  Verbundstoffplatten ergänzt wird, um den Einsatz von Metalllegierungen weitgehend zu ersetzen. Der Beitrag zur ökologischen und ökonomischen Nachhaltigkeit des Automobils wäre von großer Bedeutung. Dies ist das Makroziel des Forschungsprojekts.

Wie können die verschiedenen Lieferketten der Tecnoproteo-Partner zusammenwirken, um eine neue, innovative Wertschöpfungskette zu schaffen?

Die etablierte und hochgradig relevante Blechumformbranche wird durch die Expertise von Eurodies,  Konsortialführer des Projekts, repräsentiert. Aufbaut auf unseren Wurzeln in der metallischen Prototypenfertigung spezialisieren wir uns bei Eurodies zunehmend auf komplexe Strukturbauteile. Diese Erfahrung erweist sich auch bei der Untersuchung der Herstellbarkeit von verstärkten Thermoplasten als entscheidend, um die Vorschriften für Recyclingmaterialien zu erfüllen. Dieser Prozess könnte zudem neue Marktsegmente wie den Bau- oder Luftfahrtsektor erschließen.

Ebenso wichtig ist das Know-how der anderen Partner: 2Gamma bringt Kompetenzen bei der Herstellung von thermoplastischen technischen Folien und Verbundmaterialien ein, während F.T. Famat seine Expertise in der  maßgeschneiderte  Spezialautomation sowie in der Anlagen- und IT-Technik beisteuert, was für die neue Lieferkette von zentraler Bedeutung ist. 2Gamma strebt ein Wachstum im Bau- und Mobilitätssektor an, indem es umweltschonende Produkte mit einem hohen Anteil an Recyclingmaterial und lokalisierten Verstärkungen anbietet. F.T. Famat wird durch Investitionen in Forschung und Entwicklung im Bereich neuer Technologien seine Kompetenzen für Oberflächenbehandlungen und Automatisierungs-/Steuerungslösungen mittels Sensorik ausbauen, die in verschiedenen Industriezweigen genutzt werden können.

Die Zusammenarbeit zwischen diesen drei Produktionsketten wird von drei Forschungszentren unterstützt: Politecnico di Torino, Environment Park und Fiat-Forschungszentrum (CRF), die für die technologische und wirtschaftliche Validierung von Tecnoproteo verantwortlich sind. Ein wesentlicher Beitrag, der das Entwicklungspotenzial der Forschung maximiert.

Schlüsselwörter des Tecnoproteo-Projekts

Die „Tecnoproteo-Lösung“

Woraus besteht die innovative Lösung von Tecnoproteo?

Das Projekt Tecnoproteo konzentriert sich auf die Entwicklung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen in Plattenform (sowohl konsolidiert als auch teilkonsolidiert), die in Thermokompressionsverfahren eingesetzt werden sollen. Die wichtigste Innovation liegt in der Verwendung von thermoplastischen anstelle von duroplastischen Materialien, kombiniert mit der Erforschung von Recycling-Rohstoffen.

Welche Vorteile bietet dieses Verfahren im Vergleich zum Thermoplast-Spritzguss oder dem Pressen von Metallblechen wie Aluminium in Bezug auf Energie und recycelte Materialien?

Im Vergleich zu thermoplastischen Spritzgussprozessen bietet die Thermokompression eine klare Energieeinsparung. Sie erfordert nämlich nur ein Erweichen des Materials anstelle des vollständigen Aufschmelzens. Zudem bieten die Platten ein höheres Leichtbaupotenzial, da die Verstärkungsfasern beim Pressen, wie beim Spritzguss, nicht unbedingt  zerkleinert werden. Im Vergleich zum Umformen von Metallblechen, wie etwa Aluminium, wird auch aufgrund der geringeren erforderlichen Produktionsdrücke Energie eingespart, und wir haben größere Möglichkeiten, Recyclingmaterial einzusetzen. Das Ziel ist es, thermoplastische Verbundstoffplatten mit einem Rezyklatanteil von über 50 % herzustellen, während Aluminiumbleche derzeit den Einsatz von Sekundärrohstoffen über einer Quote von 30 % kaum zulassen.

Offene Herausforderungen

Welches sind trotz der Vorteile die größten kritischen Punkte und Herausforderungen, denen sich das Projekt Tecnoproteo stellen muss?

Die offenen Herausforderungen sind vielfältiger Natur. Dazu gehören die präzise Steuerung der Heiz- und Kühlzyklen, die Temperaturhomogenität während der Plattenverarbeitung sowie die Auswahl geeigneter Geometrien. Schließlich sind die Anpassung bestehender Maschinen und die Entwicklung spezifischerer Produktionswerkzeuge erforderlich – zwei Maßnahmen, die für die Industriepartner eine erhebliche Investition darstellen können. Wir arbeiten intensiv daran.

Tecnoproteo-Arbeitsgruppe

Erwartete Vorteile

Welche Hauptvorteile werden von der technologischen Umsetzung, die Tecnoproteo entwickelt, erwartet?

Sind die Herausforderungen erst einmal gemeistert, sind die Vorteile zahlreich und unbestreitbar. Zum Beispiel eine signifikante Gewichtsreduzierung des Bauteils bei gleicher Funktionalität, was die Kraftstoffeffizienz von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor verbessert und die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht. Hinzu kommt eine enorme Gestaltungsflexibilität mit der Möglichkeit, Platten mit unterschiedlichen Faserarten und -dicken herzustellen, die sich in verschiedene komplexe Formen thermoverformen lassen. Der automatisierte Prozess dürfte wirtschaftlicher, vielseitiger und effizienter als der Spritzguss sein. Schließlich sind thermoplastische Verbundwerkstoffe kreislauffähig (recycelbar): Sie tragen zu den Nachhaltigkeitszielen bei und bieten eine hohe Stoßfestigkeit, was die Fahrzeugsicherheit erhöht.

Welche spezifischen Auswirkungen werden für die Projektpartner und die Region Piemont erwartet?

Für Eurodies würde die Entwicklung von neuem Know-how im Bereich des Pressens von verstärkten thermoplastischen Bauteilen,  die Türen zu neuen Bereichen des Fahrzeugmarktes und potenziell zu anderen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie dem Bauwesen öffnen. 2Gamma würde seinen Markt durch thermoplastische Verbundstofflaminate mit geringer Umweltbelastung erweitern. F.T. Famat würde seine Kompetenzen bei Oberflächenbehandlungen und sensorgestützten Automatisierungslösungen ausbauen, die in verschiedenen Sektoren anwendbar sind.

Das CRF würde als Vertreter von Stellantis die Vorteile der Lösungen validieren und die F&E steuern, um neue Produkte in die Fahrzeuge zu integrieren, wobei der Fokus auch auf der Wiederverwendung und dem End-of-Life-Recycling liegt. Der Environment Park würde sein Wissen in den Bereichen LCA (Ökobilanzierung), Ecodesign und Unterstützung von Lieferketten mit geringem ökologischem Fußabdruck vertiefen.

Schließlich würde das Politecnico di Torino seine Rolle als Unterstützer industrieller Innovationen für das Wachstum des regionalen Produktionssystems stärken. Auch die Vorteile für die nachfolgenden Industrialisierungsphasen wären erheblich – sowohl in Bezug  auf die CO2​-Reduzierung als auch auf die Umstellung der Anlageninfrastruktur sowie die Neuorganisation und Weiterqualifizierung der Mitarbeiter, wodurch neue High-Tech-Investitionsmöglichkeiten im Piemont entstehen.

Aus Neugier: Warum der Name Tecnoproteo, was bedeutet er?

Tecnoproteo ist das Akronym für eine detaillierte Projektbeschreibung: Validazione Tecnologica ed EConomica delle inNOvazioni di PROcesso finalizzate allo sviluppo di prototipi di lastre TErmoplastiche sOstenibili (Technologische und wirtschaftliche Validierung von Prozessinnovationen zur Entwicklung nachhaltiger thermoplastischer Plattenprototypen mit Recyclingfasern und -polymeren für die Herstellung von Komponenten im Transportsektor).

In der griechischen Mythologie war Proteus eine Gottheit, die die Zukunft vorhersagen und ihre Gestalt verändern konnte. Nach vorne zu blicken und Materie zu transformieren, sind die Prinzipien, die die gesamte Forschung inspirieren. Zudem ist der Proteus (Olm) eine kleine Amphibie, die in extrem feindlichen Umgebungen überlebt hat. Deshalb wird er im Projektlogo als Ouroboros dargestellt –  das alchemistische Symbol der ewigen Regeneration.

Um den Kreis zu schließen

Wie mitreißend ist dieses Projekt für einen Ingenieur mit Ihrem Hintergrund und Ihrer Erfahrung?

Dieses Projekt ist wirklich faszinierend. Für einen Wirtschaftsingenieur mit einer Leidenschaft für Innovation ist die Mitwirkung an der Erforschung einer infrastrukturellen Transformation eine einzigartige Gelegenheit. Bei Eurodies legen wir gemeinsam mit unseren Partnern den Grundstein für zukünftige High-Tech-Investitionen, von den Materialien ausgehend – etwas sehr Konkretes im Sinne der Nachhaltigkeit von Fahrzeugen und Prozessen. Die grüne Transformation bringt enorme Vorteile, aber auch große Hindernisse mit sich. Sich diesen gemeinsam mit Experten aus verschiedenen Fachbereichen zu stellen, bietet einen außergewöhnlichen Wissensaustausch.

Erfahren Sie mehr über das Projekt auf der Website Tecnoproteo