BAM-Projekt: Qualitätsstandards für recycelte Carbonfasern

In einem Projekt zu Qualitäts- und Sicherheitsstandards für recycelte Carbonfasern untersucht ein BAM-Team seit Anfang 2023 den Recyclingprozess genauer. Im direkten Austausch mit der Industrie werden Kenngrößen und Materialeigenschaften, auf die es in der Praxis vor allem ankommt, erhoben.

Diese beobachten die Forschenden dann über den gesamten Lebenszyklus eines CFK-Prüfkörpers: von dessen Fertigung und Einsatz über die Rückgewinnung der Fasern mittels Pyrolyse bis zu deren erneuter Verwendung in einem exakt baugleichen Werkstück. Zur Beurteilung herangezogen werden beispielsweise die Bruch- und Schwingfestigkeit, die über die Belastbarkeit des Bauteils entscheiden.

Genauer betrachten wollen die Forschenden auch den Recyclingprozess selbst, um zu verstehen, welche Auswirkungen er auf die Bauteileigenschaften hat. Schließlich wird das Team Standards zur Qualitätssicherung recycelter Carbonfasern und deren Einsatz entwickeln, um die Akzeptanz des Materials am Markt zu steigern und eine geschlossene Kreislaufwirtschaft von CFK zu ermöglichen – bei einem verlässlich hohen Sicherheitsniveau.

Der jährliche Verbrauch des Hochleistungswerkstoffs liegt weltweit bei über 130.000 Tonnen. Dennoch existieren für CFK  noch keine geschlossenen Kreislaufsysteme. Technisch ist es möglich, gebrauchte Carbonfasern wieder aus der Kunststoffmatrix zu lösen, in die sie eingebettet sind und anschließend zu einem qualitativ hochwertigen Material zu verarbeiten, doch Nachfrage und Markanteil recycelter Carbonfasern sind bislang sehr gering.

„In der Industrie halten sich Bedenken gegenüber der Leistungsfähigkeit von Bauteilen auf Basis recycelter Carbonfasern. Viele Unternehmen, die CFK einsetzen, verwenden lieber neue Fasern, weil bislang wenig darüber bekannt ist, welchen Einfluss das Recycling der Carbonfasern auf die Performance des fertigen Bauteils hat. Hinzu kommt, dass keine Standards zur Qualitätssicherung recycelter Carbonfasern existieren, die die Vorbehalte ausräumen könnten. So wird das Material aktuell entweder einem wenig nachhaltigen Downcycling unterzogen und zu Parkbänken verarbeitet oder einfach entsorgt.“
Florian Loose, Experte für das Leichtbaumaterial, BAM

Carbonfaserverstärkten Kunststoffe (CFK) werden als Leichtbau-Werkstoff nicht nur in der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau, der Windenergie oder im Sport-und Freizeitbereich eingesetzt. Auch für robuste und leichte Tanks für die Speicherung und den Transport von grünem Wasserstoff wird der Werkstoff benötigt.

Bild oben: Seit Anfang letzten Jahres entwickelt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Qualitäts- und Sicherheitsstandards für recycelte Carbonfasern. (Quelle: BAM)