Pultrusion als innovatives Fertigungsverfahren für nachhaltige und hochfeste Faserverbundprofile

Pultrusion: Zukunftspotenziale eines innovativen Fertigungsverfahrens

Die Pultrusion stellt ein automatisiertes Herstellungsverfahren dar, bei dem Fasern zunächst durch ein Harzbad gezogen und anschließend als getränktes Material durch eine beheizte Form geführt werden. Nach dem Aushärten entsteht ein Profil mit hoher mechanischer Festigkeit, das direkt in der gewünschten Geometrie gefertigt werden kann. Dabei sind variable Wandstärken sowie Hohlkammern oder Hinterschneidungen realisierbar. Die Kombination unterschiedlicher Fasern und Harzsysteme ermöglicht eine präzise Anpassung der Materialeigenschaften.

Anwendungsfelder und Vorteile

Die hohe Produktionsgeschwindigkeit, geringe Herstellungskosten und konstante Qualität eröffnen neue Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise in Solaranlagen, Windkraft-Rotorblättern oder Batterien für Elektrofahrzeuge. Im Vergleich zu korrosionsanfälligem Stahl bieten pultrudierte Profile in Betonkonstruktionen eine überlegene Armierungslösung.

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Ein wesentlicher Fortschritt besteht in der Entwicklung nachhaltigerer Materialien. Anstelle von duroplastischen Harzen kommen zunehmend thermoplastische Matrixsysteme zum Einsatz, die eine vollständige Recyclingfähigkeit am Lebensende gewährleisten und zudem eine nachträgliche Umformung durch Wärmeeinwirkung ermöglichen. Diese Eigenschaften sind besonders vorteilhaft für die Unterkonstruktionen von Solaranlagen, die neben hoher Korrosionsbeständigkeit auch eine stabile Statik erfordern, da großflächige Paneele erheblichen Windlasten ausgesetzt sind. Für Windkraft-Rotorblätter ist ein verwindungssteifer Kern essentiell, um die angestrebte Leistungsfähigkeit sicherzustellen.

Automatisierte Fertigungsverfahren bieten zudem Vorteile bei Fachkräftemangel und reduzieren arbeitsintensive Prozesse. Im Tiefbau sind pultrudierte Glasfaserverbund-Betonarmierungen (GFK-Rebars) aufgrund ihrer Salz- und Korrosionsbeständigkeit klassischen Baustählen überlegen, was die Lebensdauer von Brücken und Tunneln deutlich verlängert. Die Materialien zeichnen sich durch hohe Beständigkeit gegenüber Verrottung, chemischen Einflüssen und Witterung aus.

Darüber hinaus profitieren Batteriegehäuse und Unterbodenschutz von den leichten, crashsicheren und elektrisch isolierenden Eigenschaften der Profile. Im Schienenverkehr ermöglichen pultrudierte Profile die Integration von Kabelführungen und Elektronik in multifunktionale Bauteile.

Forschung und Entwicklung am Fraunhofer IWU

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU hat die Pultrusion in den letzten zehn Jahren kontinuierlich weiterentwickelt. Das Institut verfügt über umfangreiche Kompetenzen in der industriellen Fertigung komplexer Profilstrukturen sowie ein breites Spektrum an Materialien und Anlagen. Dies reicht von klassischen Harzbädern über die Verarbeitung hochreaktiver Zwei-Komponenten-Systeme bis hin zur thermoplastischen Pultrusion, sowohl reaktiv als auch schmelzebasiert.

Als weltweit einzige Forschungseinrichtung ist das Fraunhofer IWU in der Lage, gekrümmte Pultrusionsprofile herzustellen. Die Expertise umfasst die gesamte Wertschöpfungskette – von der computergestützten Auslegung mittels moderner Simulationstechniken über die Fertigung bis zur analytischen Prüfung. Das Materialspektrum beinhaltet hochreaktive Harzsysteme, Thermoplaste sowie Kohlenstoff- und Naturfasern. Aktuelle Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit querschnittsveränderlichen Profilen und gradierten Strukturen, um den Aushärtegrad an definierten Bauteilstellen gezielt zu steuern und so die Verbundhaftung zu optimieren. Zudem ist die Integration von Metallen oder Sensoren möglich. Begleitprozesse wie Imprägnierung, Aushärtung und Verzug werden ebenfalls simuliert.

Symposium „Leichtbau ein Profil geben“ – Jubiläumsveranstaltung

Das sechste Symposium am 16. und 17. Juni 2026 markiert das zehnjährige Jubiläum der Pultrusionsforschung am Fraunhofer IWU. Im Fokus stehen der fachliche Austausch sowie folgende Highlights:

Live-Demonstration der Pultrusion mit einem Proxxima™ Harzsystem zur Herstellung einer neuartigen Klasse duroplastischer Polyolefine. Diese basieren auf einer mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Katalysatortechnologie und zeichnen sich durch ein chemisch vernetztes, nicht schmelzbares Polymernetzwerk aus, das hohe Formstabilität, Temperaturbeständigkeit und mechanische Steifigkeit bietet. Das System weist eine extrem niedrige Viskosität und anpassbare Reaktivität auf, was die Wirtschaftlichkeit verbessert.
Präsentation hybrider Profile, deren Entwicklung über ein Jahrzehnt hinweg in mehreren Großprojekten nachgewiesen hat, dass sie im Fahrzeug-Crashfall große Energiemengen absorbieren und mit klassischen Fügeverfahren wie Schweißen kompatibel sind. Dies wurde durch modifizierte, patentierte Pultrusionsverfahren ermöglicht.

Zusammenfassung: Pultrusion im Überblick

Die Pultrusion ist ein kontinuierliches Fertigungsverfahren für faserverstärkte Kunststoffe. Dabei werden Fasern durch ein Harzsystem gezogen und anschließend durch ein beheiztes Werkzeug geführt, in dem das Material aushärtet und ein Profil mit konstantem Querschnitt entsteht. Der Begriff setzt sich aus den englischen Wörtern „pull“ (ziehen) und „extrusion“ (Strangpressen) zusammen und beschreibt das Prinzip des Ziehens anstelle des Pressens. Im Gegensatz zur Extrusion wird das Material nicht durch die Form gedrückt, sondern kontinuierlich hindurchgezogen. So entstehen lange, leichte und gleichzeitig hochfeste Faserverbundprofile. Erste industrielle Anwendungen datieren zurück in die 1950er-Jahre.