Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verfahrensentwicklung zur Aufbereitung von duroplastischen, carbonfaserverstärkten Verbundmaterialien und Rückführung hochwertiger Recyclingcarbonfasern (rCF) in den Produktionskreislauf.

Prognosen zeigen, dass sich die hergestellten Mengen CFK in den nächsten Jahren nahezu verdoppeln werden. In Zukunft ist zu erwarten, dass CFK-Abfälle mit duroplastischer Matrix in enormen Mengen anfallen werden. Eine energetische Verwertung von CFK-Abfall bzw. End-of-Life-Bauteilen ist aus wirtschaftlichen Gründen nicht sinnvoll. Weiterhin ist die Entsorgung in konventionellen Müllverbrennungsanlagen infolge der Leitfähigkeit der Fasern und einer unvollständigen Verbrennung kaum möglich. Neben Störungen in den Anlagen können dadurch gesundheitsschädliche Emissionen auftreten.

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer mechanischen Verfahrenskette zum Recycling von duroplastischen CFK-Bauteilen und der Wiedergewinnung der Carbonfasern, basierend auf der elektrohydraulischen Zerkleinerung (EHZ). Dabei soll das Verfahren faserschonender, wirtschaftlicher und sicherer (in Bezug auf Emissionen, Stäube etc.) sein als bisher eingesetzte Techniken.

Im zweiten Abschnitt des beantragten Projekts sollen die Carbonfasern mit unterschiedlichen Verfahren in thermoplastische Matrixpolymere eingearbeitet und die erzielbaren Faserlängen sowie mechanischen Eigenschaften untersucht werden. Einen direkten Nutzen der Forschungsergebnisse haben Anlagenbauer und Systemanbieter mit der Umsetzung des Aufbereitungsverfahrens in industrielle Maßstäbe sowie Recycling- & Textil-Unternehmen mit der Bereitstellung von weiterverarbeitbaren Rezyklat-Fasern, Gewebe oder Vliese. Ebenso besteht ein direkter Nutzen für die kunststoffverarbeitenden Betriebe, die zu rund 90 % die KMU-Kriterien erfüllen, da mit Erfolg des Projektes ein preisgünstigerer, wettbewerbsfähigerer Hochleistungswerkstoff zur Verfügung steht.

Der Transfer der Forschungsergebnisse ist infolge umfangreicher Kundenkontakte, dem SKZ-Netzwerk, Veröffentlichungen und Tagungsbeiträgen durch das SKZ und dem Fraunhofer IWKS sichergestellt.

Ergebniszusammenfassung:

Die Forschungsergebnisse bilden eine umfangreiche Studie mit tiefgehenden Erkenntnissen zur Einarbeitung von recycelten, schwierig handhabbaren Carbonfasern in Thermoplaste. Die Untersuchungen erfolgten sowohl materialübergreifend als auch für unterschiedliche Verarbeitungsverfahren. Dabei wurden neben der generellen Funktion der Systemaufbauten auch die damit erreichbaren Materialeigenschaften untersucht. Als potentielle Anwender zählen sowohl Materialhersteller bzw. Compounderbetriebe als auch Kunststoffverarbeiter, welche mit Blick auf Nachhaltigkeit und Leichtbau, diese Form der Sondertechnologie für ihre Produkte umsetzen möchten. In diesen Bereichen finden sich sehr viele kleine und mittelständische Unternehmen wieder, die von den dargestellten Forschungsergebnissen profitieren.

Die in diesem Projekt durchgeführten Arbeiten erweitern den bisherigen Wissensstand und zeigen aber auch die Grenzen der eingesetzten Maschinen- bzw. Dosiertechnik. Für viele KMU dienen diese Erkenntnisse als Entscheidungshilfe hinsichtlich Neuinvestitionen in Maschinen und Gerätschaften, sowie bei einer grundsätzlichen strategischen Ausrichtung potenziell neuer Geschäftsfelder. Betriebe, die bereits über grundlegendes Know-how und eine entsprechende maschinelle Ausrüstung für das Direkt-Spritzgießen oder Compoundieren verfügen, können die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse direkt umsetzen.