Suchen

Compositeforschung Erfolg beim Recyceln wertvoller Carbonfasern

| Redakteur: Peter Königsreuther

Während man Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen recht leicht wiederverwerten kann, zerbrechen sich Experten den Kopf darüber, wie man das mit faserverstärkten Polymeren schaffen kann – hier ein Beispiel aus Sachsen.

Firmen zum Thema

Die erfolgreiche Forschung im Rahmen des nun abgeschlossenen Projekts VliesRTM biete außer der Möglichkeit der Verwertung von Produktions-, Verschnitt- und End-of-Life-Abfällen aus der Compositefertigung mit Carbonfasern auch die Chance für günstigere Ausgangsprodukte. Hier ein Blick auf einen damit gefertigten CFK-Demonstrator für die Kfz-Industrie.
Die erfolgreiche Forschung im Rahmen des nun abgeschlossenen Projekts VliesRTM biete außer der Möglichkeit der Verwertung von Produktions-, Verschnitt- und End-of-Life-Abfällen aus der Compositefertigung mit Carbonfasern auch die Chance für günstigere Ausgangsprodukte. Hier ein Blick auf einen damit gefertigten CFK-Demonstrator für die Kfz-Industrie.
(Bild: STFI )

Carbonfaserabfälle sind das Ergebnis diverser Anwendungsbereiche, sagen die Experten des Sächsischen Textilforschungsinstitut e. V. (STFI) aus Chemnitz. Sowohl als Verschnittreste textiler Halbzeuge als auch bei der Aufbereitung zurückgenommener CFK-Strukturen (etwa ausgediente Bauteile) sind Quellen dafür. Bei der Verarbeitung textiler Halbzeuge bedeute der Verschnitt rund 30 bis 50 % vom gesamten eingesetzten Material einen sehr hohen Anteil. Diese wertvollen "Abfälle" sollten im Projekt VliesRTM untersucht werden, um sie für eine sekundäre Verwendung nutzbar zu machen, sagt das STFI.

Trockene Fasern aus CF-Gelege-Randbeschnitten sind ideal

Präziser gesagt, ist das Ziel gewesen, mittels Substitution von Neuware durch Recyclingware sowohl einen Beitrag zur Ressourceneffizienz zu leisten als auch eine Kosten zu sparen. Im Rahmen dessen wurde mit dem Kooperationspartner Fraunhofer-Institut für Chemische Technologien (ICT) aus Pfinztal die Infiltration von Carbonfaserrecycling-Vliesstoffen (rCF) durch den HP-RTM-Prozess sowie im Nasspressverfahrens (WCM-Prozess) näher betrachtet, heißt es weiter.

Bildergalerie

Im Projektverlauf wurden am STFI zunächst diverse Carbonfaserabfälle daraufhin untersucht, ob sie als Basismaterial für die Vliesstoffherstellung geeignet sind. Bei dieser Arbeit wurden Verschnittreste, Pyrolysefasern sowie auch bebinderte Carbonfaserabfälle unter die Lupe genommen. Zur Herstellung von Vliesstoffen besonders geeignet haben sich nach Aussage der Forscher trockene Verschnittreste, die als Absaugreste bei der Gelegeherstellung anfallen. Wegen der einheitlichen Ausgangslänge der Faserreste, bedingt durch den Randbeschnitt des Geleges, sollen sie im Vergleich zu den anderen Carbonfaserabfällen ein homogeneres Ausgangsmaterial hinsichtlich Fasertype, -schlichte und -länge bieten.

Außer den Vliesbildungsverfahren (Airlay, Kardierung) wurden verschiedene Vliesverfestigungsmethoden (Vernadelung, Maliwatt) hinsichtlich ihrer Infiltrationsqualität und der erzielbaren mechanischen Eigenschaften der daraus entstandenen Compositeteile untersucht, heißt es weiter. Die eigentliche Infiltration des Vliesstoffes erfolgte dabei in einem serientauglichen Prozess am Fraunhofer ICT.

Günstigeres Carbonfaser-Basismaterial für Leichtbauideen liegt vor

Die hohen Fließwiderstände im Halbzeug, bedingt durch den Verfestigungseffekt bei der Vernadelung (Z-Orientierung der Fasern), stellten laut Aussage der Forscher die größte Herausforderung bei der Imprägnierung im HP-RTM-Prozess und Nasspressverfahren dar. Die besten Ergebnisse hinsichtlich Imprägnierbarkeit und mechanischer Laminatkennwerte konnten mit einer vernadelten, kardierten Variante erzielt werden, lässt das STFI wissen. Auch wurden mit Unterstützung des Unternehmens Karl Mayer Technische Textilien aus Chemnitz sogenannte „Vliesstoffkomplexe“ entwickelt. Airlay-Vliesstoffvarianten werden dabei inline bei der Gelegherstellung mit ±45°-Carbonfaser-Tapelagen kombiniert, so dass multiaxial verstärkte Vliesstoffe aus recycelten Carbonfasern (rCF) als Halbzeuge für Faserverbundbauteile daraus resultieren, erklären die Beteiligten.

Im Projekt wurde außerdem die Möglichkeit der online-Binderapplikation mithilfe von Pulverstreuer und Flachbett-Kaschieranlage überprüft und erste Erkenntnisse gewonnen, heißt es. Die Forschung im Rahmen von VliesRTM biete außer der Möglichkeit der Verwertung von Produktions-, Verschnitt- und End-of-Life-Abfällen aus der Compositefertigung auch die Chance für günstigere Ausgangsprodukte. Zwar weise das Material hinsichtlich Festigkeiten und Steifigkeiten verringerte Eigenschaften im Vergleich zu Neuware auf, biete jedoch für Anwendungen, bei denen der Leichtbau im Vordergrund stehe ausreichend gute Kennwerte. Ein Demonstrator veranschaulicht die Drapierfähigkeit der entwickelten Materialien in komplexen Geometrien und zeigt ein mögliches Anwendungsgebiet im Automobilbereich, betont das STFI.

Die Projektpartner Fraunhofer ICT und das STF in Kooperation mit den AiF-Forschungsvereinigungen DECHEMA - Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. und dem Forschungskuratorium Textil e.V. schlossen ende letzten Jahres das zweieinhalbjährige IGF-Vorhaben „VliesRTM“ (19192 BG) erfolgreich ab, freut man sich. Die Förderung erfolgte durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Der veröffentlichte Schlussbericht ist nun bei der TIB (Technische Informationsbibliothek Hannover) und am STFI verfügbar.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 46529896)