Recycling von Carbonfasern aus Verbundwerkstoffen

Siemens entwickelt mit Partnern verschiedene Verfahren, um Carbonfasern aus Verbundwerkstoffen wiederzugewinnen. Diese leichten Materialien bestehen aus zwei Hauptkomponenten mit beispielsweise einem Carbonfasergewebe und dem polymeren Matrixwerkstoff. Sie werden heute unter anderem im Flugzeugbau eingesetzt, gewinnen aber insbesondere auch für die Autoindustrie an Bedeutung, weil sie sehr stabil sind und eine geringere Dichte als Aluminium haben. Carbonfasern sind aber relativ teuer wegen der aufwändigen Herstellung und dem dabei nötigen hohen Energieverbrauch, so dass sie möglichst effizient wiederverwertet werden sollten. Wie die jüngste Ausgabe des Forschungsmagazins Pictures of the Future berichtet, besteht der Ansatz von Siemens darin, die Fasern in der eingesetzten Form und ohne Masseverluste zurückzugewinnen, damit ihre Eigenschaften möglichst vollständig erhalten bleiben. Siemens hat das Verfahrensprinzip im Rahmen des Forschungsclusters MAI-Carbon entwickelt.

Ziel des Leitprojekts MAIrecycling ist der Aufbau einer durchgehenden Recycling-Prozesskette von Produktionsausschuss aber auch für schwierige Mischmaterialien und aufbereitete Carbonfasern, die für die Weiterverwendung in unterschiedlichen Produkten geeignet sind. Partner sind unter anderem Audi, BMW, SGL Carbon, Neenah-Gessner, Voith Composites, das Fraunhofer Institut für Bauphysik und das bifa Umweltinstitut.

Um die Carbonfasern aus einem gebrauchten Teil oder aus Produktionsabfällen herauszulösen, wird das Harz heute vor allem mit pyrolytischen Verfahren bei relativ hohen Temperaturen abgebaut. Beim so genannten solvolytischen Recyclingverfahren der Wissenschaftler der globalen Siemens-Forschung Corporate Technology wird die Harzkomponente bei 200 °C und unter Druck mit Hilfe von Wasser in niedermolekulare lösliche Alkohole überführt. Der Prozess verwendet keine umweltschädlichen Lösemittel und braucht deutlich weniger Energie als die Faserherstellung. Das Gewebe des Werkstücks bleibt in seiner Form mit intakten Fasern zurück und kann direkt wieder verarbeitet werden. Die mechanischen Eigenschaften der Fasern bleiben nahezu erhalten. Im nächsten Schritt wollen die Forscher Wege finden, die wiedergewonnenen Fasern auch in neuen, anders geformten Werkstücken einzusetzen.

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