Umgekehrtes Prepreg-Prinzip mindert CO2-Emissionen und erleichtert Recycling

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Forschende an der TU Clausthal haben das Prepreg-Prinzip umgekehrt: Die Halbzeuge werden erst zugeschnitten, dann imprägniert und ausgehärtet. Prepregs sind vorimprägnierte Faserhalbzeuge, die für leichte Bauteile aus oder mit faserverstärkten Kunststoffen genutzt werden. Prepregs werden zunächst imprägniert und anschließend – meist schon im Fertigungsprozess – für das Bauteil zugeschnitten. Die Abfallmengen bis 40 Prozent sind nur mit hohem Aufwand recycelbar. Außerdem müssen sie bei mins 18°C gelagert werden. Beides verschlechter die CO2-Bilanz der leichten Hochleistungsbauteile.

Diese Umkehrung der Prozesschritte spart deshalb Material und CO2-Emissionen Die dafür entwickelte Anlage lässt sich in mehrere Stationen untergliedern:

  1. Zunächst wird das gelagerte, trockene Halbzeug vollautomatisch in der gewünschten Bauteilform zugeschnitten. Das Restmaterial kann problemlos weiterverwendet oder recycelt werden, da es nicht mit dem reaktiven Harz in Kontakt kommt.
  2. Bei Bedarf, etwa bei Natur- oder Aramidfasern, kann die textile Struktur im nächsten Schritt direkt vor der Imprägnierung getrocknet werden, um Feuchtigkeitseinflüsse auszuschließen.
  3. Danach wird das Textil bzw. spätere Bauteil präzise mit einem frisch angerührten Harz-Härter-Gemisch imprägniert. Im Zuge der innovativen Auftragsmethode werden Harzabfälle weitgehend vermieden und die Kontamination des Restmaterials verhindert.
  4. In der letzten Station erfolgt der kontrollierte Start der chemischen Härtungsreaktion (B-staging), um nachgelagerte Fertigungsschritte zu verkürzen, beispielsweise die finale Formgebung und abschließende chemische Reaktion in einer beheizten Pressstation.

Der Prozess wird hier im Video gezeigt.

„Ein verbessertes Ausnutzen der Rohmaterialien, das Vermeiden von kontaminierten Abfällen und das Reduzieren des Energieverbrauches stehen dabei genauso im Fokus wie die Entwicklung von hochkomplexen Bauteilen, das Verkürzen von Prozesszeiten und das Verbessern der mechanischen Eigenschaften der Endprodukte. Der mit der Online-Prepreganlage realisierte Prozess stellt einen Meilenstein für eine ressourcenschonende Fertigung von Hochleistungsbauteilen in vielfältigen Anwendungsfällen dar.“
Prof. Gerhard Ziegmann vom Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik

Die Online-Prepreganlage war von der DFG, dem Land Niedersachsen und der TU Clausthal mit insgesamt rund 1,2 Million Euro finanziert worden und hat nun den Betrieb aufgenommen. Zukünftige Kooperationen mit Industrie und Forschung werden das Optimieren und den zeitnahen Transfer für großtechnische Anwendungen sicherstellen.

Bild oben: Im Clausthaler Zentrum für Materialtechnik läuft die neue Online-Prepreganlage, mit der Hochleistungsbauteile aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt werden. Den Startknopf hat Universitätspräsident Professor Joachim Schachtner (siehe auch Bilder unten) gedrückt. (Quelle: TU Clausthal | Christian Ernst)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung

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