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Schwarze Fäden gegen das Stickoxid der Diesel

Ein neues Dresdner Forschungszentrum für Carbonfasern arbeitet an ganz neuen Anwendungen.

© Andreas Scheunert

Von Stephan Schön

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So klappt es mit neuen Mitarbeitern

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Jetzt ist Großreinemachen angesagt. Der Flur, die Tür, der Reinraum. Jetzt kommt niemand mehr ohne Überschuhe hier herein. Nicht ohne Haarschutz und Kittel. Das Carbonfasern-Technikum wird geschlossen, weil es seine Arbeit beginnt. Am Freitag hat die Technische Universität Dresden dieses neue Labor eingeweiht. Etwa sechs Millionen Euro in Form von feinster Fadentechnik stehen in diesem Reinraum den Forschern zur Verfügung.

Ein Reinraum für die Faserherstellung, in dieser Art mit dieser Technik darin, „das ist weltweit einmalig“, sagt Chokri Cherif. Er leitet das Textilmaschinen-Institut ITM an der Uni. Sein Kollege Hubert Jäger, Direktor des Leichtbau-Instituts ILK, ist bei dieser Investition ebenso dabei. „Diese Anlage bringt Dresden ganz nach vorn“, sagt Jäger. Hier sollen Fasern entstehen, die unter extrem genau kontrollierbaren Bedingungen den Werkstoff Carbon zu ganz neuen Anwendungen führen.

Carbon wird bisher vor allem in der Luftfahrt und im Kraftfahrzeugbau eingesetzt. Als Bewehrung in Textilbeton. Jäger und Cherif wollen mehr. Carbon soll neue Funktionen bekommen. „Bisher ersetzt Carbon Stahl und Aluminium, aber dieser Kohlenstoff hat noch ganz andere Eigenschaften.“ Carbon ist elektrisch leitfähig, kann Elektrizität speichern, kann Wärme übertragen. Carbon kann Sensor oder Katalysator sein. Dazu müssen die Fasern nur optimal gefertigt werden. In Struktur und Porosität. Und da kommt es halt auf einzelne Atome an, auf deren Lage. Winzigste Poren bestimmen, was das Carbon noch so kann außer Festigkeit. Genau das soll mit dieser Forschungsanlage getestet werden. Gemeinsam mit Firmen.

Die sind jetzt schon dabei. So kommt die große Maschine zur Carbonfaser-Herstellung von SGL in Wiesbaden. Sie würde wohl drei bis vier Millionen Euro kosten, ist aber der Uni so zur Verfügung gestellt worden ohne Bedingungen. Nur genutzt muss sie werden. Das wird sie. Hubert Jäger hat Ideen. Und gemeinsam mit Chokri Cherif haben sie eine Elektro-Carbon-Forschungsgruppe. Stromkabel für Hochspannungsleitung wären da zum Beispiel denkbar – viel leichter als bisherige und daher die Trassen mit weniger Masten besetzt. Um viel leichtere Lithium-Speicher für die Elektromobilität geht es. Das wäre in ziemlich naher Zukunft machbar. Etwas visionärer klingt dann schon, worüber die Forscher gerade diskutieren. Warum sollen denn nicht Carbonfasern die Karosserie tragen und zugleich noch Energie speichern? 2030 oder später ist das vielleicht eine massentaugliche Anwendung. Die Grundlagen dafür werden soeben in Dresden geschaffen.

Indes jetzt schon vorhanden sind die Grundlagen zur Lösung eines noch viel drängenderen Problems: Es geht darum, die Stickoxide der Dieselmotoren zu vernichten. „Wir sind in der Lage, mit solch einem Carbon-Katalysator die Stickoxide in Sauerstoff und Stickstoff zu spalten“, sagt Hubert Jäger. Zwei völlig ungefährliche Stoffe. „Und ich hoffe auch, dass wir künftig mit Carbon als Träger einen Katalysator entwickeln können, der Wasser spalten kann.“ Sauerstoff und Wasser, die Voraussetzung für den Betrieb künftiger Brennstoffzellen. „Wir arbeiten seit einem Jahr daran mit einem Dresdner Unternehmen.“ Das wird nun im neuen Labor fortgesetzt. Bei 400 Grad gelingt dies schon, was eine vergleichsweise niedrige Temperatur ist.

Extrem fest und künftig preiswert

Die Voraussetzung dafür schafft Chokri Cherif mit seiner Hightech-Textilmaschine. Carbon ist bei ihm letztlich ein textiles Produkt, es sind Fasern. Extrem fest, viermal fester als Stahl, aber fünfmal leichter. „Wir möchten Carbon künftig viel mehr als Trägermaterial nutzen.“ Neben neuen Funktionen geht es Cherif daher um preiswertere Carbonfasern. „Nicht jede Faser muss ja den Anforderungen der Luftfahrt entsprechen. Wichtig ist, dass es bezahlbar bleibt.“ Statt Universal-Fasern sollen auf die Nutzung angepasste Produkte entwickelt werden. „Das sehe ich innerhalb der nächsten fünf Jahre.“ Bezahlbar heißt, die Kosten halbieren und preiswerter werden als Aluminium. Für Sachsen biete das die Chance für weitere Hightech-Jobs. Schon jetzt seien hier 60 000 Menschen im Leichtbau tätig, sagt Sachsens Wissenschaftsministerin Eva-Maria Stange (SPD).

70 Prozent aller neuen Produkte haben neue Materialien zur Grundlage. Nur, es dauert eben 10 bis 15 Jahre bis zur Marktreife. Wenn Dresdens neuer Reinraum dann mal sauber ist, könnte es aber schneller gehen. Denn viele Vorarbeiten für das Carbon der Zukunft sind schon da.