Ansätze zur Verwertung – Das Fundament ist bereits gelegt

ReLei, Projektlaufzeit: 12/2014 bis 05/2018

Bei der Durchführung des Projektes waren das Institut für Leichtbau- und Kunststofftechnik der TU Dresden, das Institut für Aufbereitungsmaschinen der TU Freiberg und die Firma ImpulsTec aus Radebeul maßgeblich beteiligt. Das Ziel des Projektes war die integrative Entwicklung und Fertigung eines Bauteils aus recycelten Kohlenstofffasern für die Anwendung im Automobilbereich. Am Institut konnte ein ganzheitlicher Ansatz für die Konstruktion eines faserverstärkten Bauteils mit maximaler Integration von recycelten Fasern entworfen werden. Das im Projekt hergestellte Demonstrator Bauteil enthält 80 % Sekundärrohstoffe, also recycelte Fasern und Kunststoffe. Dafür wurde bereits während der Konstruktion des Bauteils auf die entsprechenden Fertigungsprozesse für recycelte Rohstoffe geachtet. Zusätzlich wurde auch auf die Demontage im Hinblick auf die Trennbarkeit der eingesetzten Materialien geachtet, um das Bauteil nach Erreichen des End-of-Life Status wieder stofflich recyceln zu können [1], [2].

VliesRTM, Projektlaufzeit: 01/2017 bis 12/2019

Das Projekt wurde vom Fraunhofer Institut für chemische Technologie und dem Sächsischen Textilforschungsinstitut (STFI) durchgeführt. Der Forschungsgegenstand des Projektes war die Herstellung und Weiterverarbeitung von Vliesstoffen aus rezyklierten Kohlenstofffasern unter dem Aspekt der Kostenoptimierung und Ressourceneffizienz in verschiedenen Herstellungsverfahren. Für die Versuche wurden nicht infiltrierte Verschnittreste sowie durch Pyrolyse zurückgewonnene Fasern verwendet. Die erzeugten Vliesstoffe können beispielsweise im Fahrzeug- und Schiffsbau oder allgemein im Anlagenbau eingesetzt werden. Vor allem für Hersteller von textilen Zwischenprodukten aus Kohlenstofffasern stellt das Verfahren eine Möglichkeit dar, eigene Abfälle direkt wieder zu verwerten. In den letzten 15 Jahren hat das Sächsische Textil Forschungsinstitut in Chemnitz über 20 Projekte im Bereich des Recycling von Kohlenstofffasern durchgeführt. Das gemeinsame Ziel dieser Projekte ist es, die Lücke zwischen der Rückgewinnung von Kohlenstofffasern und der tatsächlichen Anwendung dieser in Hightech Produkten zu schließen [3], [4].

CarbonRevive, Projektlaufzeit: 04/2018 bis 09/2019

Das Projekt wurde in Kooperation zwischen der technischen Universität Freiberg, der Technischen Universität Chemnitz und der in Bautzen ansässigen SiC Processing GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes war die Konzipierung und Pilotierung eines Verfahrens zur vollständigen stofflichen Verwertung kohlenstofffaserhaltiger Abfälle. Zunächst wurden dafür Produktionsabfälle aus dem Bereich der Elektromobilität zerkleinert und sortiert. Durch einfache Trennverfahren konnten verschiedene Fraktionen separiert werden, die als Zuschlagstoffe in der Metallurgie verwendet werden können. Kleinere kohlenstofffaserhaltige Kunstofffraktionen wurden durch Mahlen weiter aufgeschlossen und in Kunststoff- und Faserkomponenten getrennt. Das entstandene kohlenstofffaserhaltige Pulver wurde als Füllstoff in Kunststoffgranulaten verarbeitet und getestet. Potenzielle Einsatzgebiete solcher Kunststoffe sind in der Luft- und Raumfahrt Branche zu finden. Die einzelnen Prozessschritte konnten erfolgreich im Pilotmaßstab umgesetzt werden. Das Projekt ist vor allem hinsichtlich der Aufarbeitung von kleineren Abfallfraktionen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen interessant, bei denen die Gewinnung längerer Faserbestandteile nicht mehr möglich ist [5].

ReCaHit​, Projektlaufzeit: 01/2018 bis 12/2020

Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie und Karlsruher Institut für Technologie erforschte den Ersatz von Primärrohstoffen durch rCF (recycled Carbon Fiber)-Thermoplast-Hybridgarne in innovativen Thermoplast-Verarbeitungsverfahren. Es konnte demonstriert werden, dass eine Übertragung der neuen Ansätze auf industrielle Maßstäbe bei Beibehaltung der materialspezifischen Eigenschaften möglich ist. Aufgrund der Reproduzierbarkeit, guten mechanischen Eigenschaften und Wirtschaftlichkeit steht somit eine echte Alternative zum Einsatz von Primärrohstoffen zu Verfügung [6]. Im Rahmen des Projektes wurden zwei verschiedene Spritzguss-Compoundierungs-Technologien genutzt, um komplex geformte Demonstratoren aus recycelten Kohlenstofffaser-Hybridgarnen herzustellen. Weiterhin wurden in Technologien wie dem SMC-Verfahren, dem Nasspressen und der 3D-Skelett-Wickeltechnik Machbarkeitsstudien erarbeitet, die zur Akzeptanz von Sekundärrohstoffen für Leichtbauelementen in der Industrie fördern [7].

PyReCa, Projektlaufzeit: 07/2019 bis 06/2022

Die beteiligten Projektpartner sind die Technische Universität Freiberg, das Unternehmen LuxChemtech, ebenfalls aus Freiberg, und das Unternehmen Linn High Term. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zum vollständigen stofflichen Recycling von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffabfällen. Dabei soll auch die Matrixkomponente der Abfälle wieder nutzbar gemacht und das Verfahren hinsichtlich der Qualität der zurückgewonnen Kohlefasern und des Energieaufwands optimiert werden. Dafür wird die Pyrolyse mittels Einsatz von Mikrowellen beschleunigt und die frei werdenden Gase aufgefangen. Diese werden beispielsweise in der chemischen Industrie eingesetzt. Somit kann ein ganzheitliches und weniger energieintensives Recycling von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffabfällen erreicht werden. Im weiteren Verlauf des Projektes soll eine gesamte Prozesskette bis zur Herstellung textiler Produkte aus den zurückgewonnenen Fasern aufgebaut werden [6], [7].

Stand 2021-07-12

Erweitert 2022-03-03

Quellenverzeichnis
[1] TU Dresden, https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/ilk/das-institut/news/neue-aufgaben-fuer-alte-fasern.
[2] Forel, https://plattform-forel.de/relei-bericht.
[3] STFI Chemnitz, Abschlussbericht rCF-TFS Organobleche.
[4] STFI Chemnitz, https://www.stfi.de/fileadmin/mediamanager/stfi/STFI/Dateien/5_Aktuelles/1_Publikationen/Newsletter20_2_web.pdf.
[5] https://www.dbu.de/OPAC/ab/DBU-Abschlussbericht-AZ-34400_01-Hauptbericht.pdf.
[6] Franhofer ICT, Innovative Use of Raw Materials in Thermoplastic Processes Project RECA-HIT.
[7] Fraunhofer ICT Facebook, https://www.facebook.com/FraunhoferICT.
[8] Projektträger Jülich, https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&q=“01186250/1.
[9] Bergakademie TU Freiberg, https://tu-freiberg.de/sites/default/files/media/professur-fuer-gas–und-waermetechnische-anlagen-15258/pyreca_0.pdf.