MAI CC4 CaRinA

Carbonfaser Recyclingwerkstoffe für industrielle Anwendungen

Mit der Entwicklung serientauglicher Fertigungsmethoden ist der Einsatz carbonfaserverstärkter Kunststoffe (CFK) in den letzten Jahren stark angestiegen. Als Leichtbauwerkstoff mit hervorragender spezifischer Steifigkeit und Festigkeit wird die Bedeutung dieses Materials insbesondere im Automotive-Sektor zukünftig weiter zunehmen. Mit der vermehrten Verwendung von CFK in Serienanwendungen gewinnt auch die Verwertung entstehender Abfälle an Bedeutung. Nicht nur die zukünftig stark steigende Abfallmenge durch Bauteile am Ende ihrer Nutzungsdauer, sondern auch die heute als Produktionsverschnitt anfallenden Mengen sind von Bedeutung.

Kunststoffabfälle müssen in der EU einer Verwertung zugeführt werden und dürfen nicht deponiert werden. Die energetische Verwertung von CFK durch Verbrennung ist in bestehenden Anlagen technisch nur schwer möglich und unwirtschaftlich.

Eine höherwertige Verwertung von CFK-Abfällen und –verschnittresten ist zwingend erforderlich und aufgrund des Potentials der Carbonfaser und des hohen Energieaufwandes für die Produktion der Fasern geboten. Durch ein flächendeckendes, hochwertiges Recycling von CFK wird die energetische und ökonomische Gesamtbilanz der Carbonfaser insgesamt verbessert. Die fehlende Durchgängigkeit in der CFK-Recyclingkette stellt derzeit ein großes Hindernis für die Verwendbarkeit des Leichtbauwerkstoffs CFK und letztlich für die Erreichbarkeit der Klimaziele dar.

Projektziele

Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektvorhabens „CaRinA“, der starken Forderung der Industrie nach einem übersichtlichen und leicht zugänglichen Leistungsspektrum für rCF-Vliese nachzukommen. Unter Einbezug aller industrierelevanten Parameter soll den Vliesstoffen dabei ein umfassendes Eigenschaftsprofil für die eindeutige Rückverfolgbarkeit zugewiesen werden. Dadurch wird die geforderte Vergleichbarkeit sowohl untereinander als auch in Konkurrenz zu anderen Materialklassen geschaffen und erstmalig ein die gesamte Prozesskette der Herstellung von rCF Produkten umfassendes Datenmodell geschaffen. Zusammenfassend lassen sich folgende Projektziele herausarbeiten:

• Untersuchung und Verbesserung der Vliesbildung mit Carbonfasern
• Entwicklung und Verbesserung der Imprägnierung der rCF-Vliesstoffe mit thermoplastischen Matrizes
• Generierung von Materialkarten von kommerziell verfügbarer und in Entwicklung befindlicher rCFK aus rCF-Vliesstofffen mit unterschiedlichen Thermoplasten und Duromeren
• Bereitstellung von rCF-Materialien als gängiges Material in Software-Tools zur Materialauswahl im Produktdesign für Ingenieure, Entwickler und Designer

Bezug zu den Zielen des Programms

Das Projekt „CaRinA“ begreift Carbonfaserverschnitt und Altbauteile nicht nur als zu verwertenden Abfall, sondern primär als kostengünstige Quelle eines hochwertigen Leichtbauwerkstoffes. Bei zielgerichteter Anwendung tragen rCF zur Etablierung eines kosteneffizienten Leichtbaus genauso bei wie zur Einsparung von Rohstoffen und Energie bei der Werkstofferzeugung. Somit adressiert das Projekt „CaRinA“ viele Ziele des Förderprogramms „Neue Werkstoffe“. Vor allem hinsichtlich der Leichtbauwerkstoffe, der Verfahrensoptimierung und der Materialsimulation sind große Aspekte der Bekanntmachung im Projekt enthalten. Auch eine Substitution von ressourcenbeschränkten Materialien soll im Rahmen des Projektes erreicht werden, in dem orginäre Carbonfasern durch rCF ersetzt werden.