Für die Produktionsabfälle aus der Prepreg-Verarbeitung wird aufgrund steigender Produktionsmengen ein funktionierendes Recyclingkonzept im Sinne einer echten Verwertung notwendig. Bisher wird dieser Wertstoff als Sondermüll entsortg. Forschende am Institut für Konstruktion und Verbundbauweisen (kurz: KVB) beschäftigen sich deshalb mit der effizienten Verwertung der Produktionsreste beim Zuschnitt duroplastischer Prepregs.
Sowohl in der Luftfahrt als auch im Automobilbau fallen bis zu 35 Prozent Verschnitt aus den vorimprägnierten, bahnenförmigen Prepreghalbzeugen an. Für den neuen Recyclingansazu werden die Verschnittreste aus dem Carbon-Gewebeprepreg in Faserschnipsel definierter Abmessungen zerkleinert. Im Vergleich zu bisherigen Recyclingverfahren vermeidet dies den energetisch aufwändigen Prozessschritt zur Trennung von Faser und Matrix. Durch einen nachgelagerten Prozessschritt können die imprägnierten Faserschnipsel anschließend zu Endlosbahnen, plattenförmigen Halbzeugen (Patches) oder direkt zu komplexen, bauteilnahen Zuschnittgeometrien verarbeitet werden.
Die resultierenden rSMC-Halbzeuge haben allerding ein bis zu vierfach höheres Flächengewicht. Dafür lassen sie sich wegen der kurzen Faserlängen von wenigen Millimetern besser drapieren und sind daher auch für komplexere Bauteilgeometrien geeignet, ohne dass Falten- oder Fehlstellen beim Abformen ausgebildet werden. Bauteile aus rSMC haben außerdem durch die wirre Faserverteilung quasiisotrope Eigenschaften. Bei Porengehalt (< 1%), Oberflächenrauigkeiten und Glanzgraden stehen sie den Bauteilen aus Primär-Gewebeprepregs in nichts nach.
Da das rSMC-Material aus demselben Material besteht, wie das ursprünglichen Gewebe-Prepreg, sind rSMC-Halbzeuge kompatibel zu den Prepregs. Zum Formen können die gleichen Fertigungsprozesse angewendet werden und ein Kombinieren beider Materialien ist möglich: zum Beispiel als Rissstopperschicht oder als Bagging- oder Fülllage in Bauteilen auf Basis von Gewebeprepregs.
Die Bewertung der Wirtschaftlichkeit des entwickelten Prozesses lieferte Kosteneinsparungen bis 70 % gegenüber dem Ausgangsmaterial bei einer Gesamtrecyclingfähigkeit bis 85 %. Damit leistet der Ansatz einen wichtigen Beitrag zur Abfallreduktion für diesen Sektor.
Bild oben: Sichtcarbonbauteil aus Gewebeprepreg mit Bagging-Lagen aus rSMC (Quelle: KVB)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
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