DER KONSTRUKTEUR 06/2023

WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK
RECYCELTE
CARBONFASERN FÜR
DEN LEICHTBAU
Die Bundesanstalt für
Materialforschung und -prüfung (BAM)
entwickelt neue Qualitäts- und
Sicherheitsstandards für recycelte
Carbonfasern. Ziel ist es,
dem weltweit steigenden Bedarf
an Leichtbauanwendungen
begegnen zu können.
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Bei der Transformation zur Klimaneutralität kommt carbonfaserverstärkten
Kunststoffen (CFK) als Leichtbau-Werkstoff
eine wichtige Rolle zu. Von der Luft- und Raumfahrt,
dem Automobilbau, der Windenergie bis zum Freizeitbereich
helfen CFK, Masse, Material und damit gleichzeitig
Ressourcen, Energie und CO 2
einzusparen. Auch für robuste und
leichte Tanks für die Speicherung und den Transport von grünem
Wasserstoff wird der Werkstoff benötigt.
BISLANG KEIN GESCHLOSSENES
KREISLAUFSYSTEM
Dr. Ralf Berhorst, Referat Kommunikation, Marketing, Bundesanstalt
für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin
Schon jetzt liegt der jährliche Verbrauch des Hochleistungswerkstoffs
weltweit bei rund 130.000 t. Angesichts des wachsenden
Bedarfs ist es umso gravierender, dass für CFK noch keine geschlossenen
Kreislaufsysteme existieren. Zwar ist es technisch
längst möglich, gebrauchte Carbonfasern wieder aus der Kunststoffmatrix
zu lösen, in die sie eingebettet sind und anschließend
zu einem qualitativ hochwertigen Material zu verarbeiten. Doch
die Nachfrage nach recycelten Carbonfasern ist bislang sehr
gering. Der Marktanteil liegt bei unter fünf Prozent.
„In der Industrie halten sich Bedenken gegenüber der Leistungsfähigkeit
von Bauteilen auf Basis recycelter Carbonfasern“,
erklärt Florian Loose, Experte für das Leichtbaumaterial an der
BAM. „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
zum Beispiel zu Parkbänken verarbeitet oder einfach entsorgt.“
QUALITÄTS- UND SICHERHEITS-
STANDARDS ENTWICKELN
Florian Loose und sein Kollege Volker Trappe wollen das ändern.
In einem neuen Projekt untersucht ein BAM-Team dazu den Recyclingprozess
genauer. Im direkten Austausch mit der Industrie
werden dazu zunächst die Kenngrößen und Materialeigenschaften,
auf die es in der Praxis vor allem ankommt, erhoben. Diese
Parameter beobachten die Forscher 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. „Bei diesem direkten Performance-Vergleich von Alt
und Neu ermitteln wir die Bruch- und Schwingfestigkeit“, so Florian
Loose. „Sie sind für den Einsatz des recycelten Materials besonders
relevant, weil sie über seine Belastbarkeit entscheiden.
Bislang wurden sie kaum systematisch untersucht.“
Genauer betrachten wollen die Forscher auch den Prozess des
Recyclings 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.
Bild: BAM
www.bam.de
DIE AKZEPTANZ FÜR
RECYCELTE CFK AM MARKT
SOLL GESTEIGERT WERDEN
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