Direkt abgelegte 3D-CF-Verstärkungsfaserhalbzeuge

Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollte untersucht werden, ob sich das Faserblasverfahren zur Herstellung von direkt abgelegten Recyclingcarbonfasern in eine 3D-Struktur nutzen lässt. Ziel war die Herstellung von handlingstabilen, endkonturnahen 3D-Faserformlingen für den Einsatz in duromeren und thermoplastischen Matrixsystemen für den Faserverbundsektor. Vorteile dieses Verfahrens gegenüber klassischen Mattentechnologien sind die verkürzte technologische Herstellungskette, die Realisierung komplexerer 3D-Strukturen sowie die abfallarme Prozessgestaltung durch endkonturnahe Vorformlinge. Weiterhin sollten damit technologische Möglichkeiten erschlossen werden, um kostengünstige Carbonrecyclingfasern mit maximaler Wertschöpfung wieder zu verwerten.

Ergebnisse

Im Rahmen des F&E-Projektes gelang der Nachweis der Eignung der marktverfügbaren Faserblastechnik zur Erzeugung von dreidimensional, endkonturnah geformter Halbzeuge für CFK auf Basis endlicher Carbonfasern aus verschiedenen Recyclinglinien. An einer Türseitenverkleidung wurden die Ergebnisse der Grundlagenuntersuchungen und Verfahrensoptimierungen an einem Beispielbauteil aufgezeigt. Zum Einsatz kamen sowohl endliche Recyclingcarbonfasern aus mechanisch aufbereiteten, textilen Produktionsabfällen als auch Pyrolysefasern aus dem CFK-Recycling (End-of-life). Als Bindefasern wurden matrixkonforme Thermoplastfasern auf Basis von Polypropylen und Polyamid6 sowie für duromere Harzsysteme verträgliche Polyester-Biko-Fasern eingesetzt. Schlüssel für eine aus solchen CF-Vorformlingen generierbare hohe CFK-Qualität ist hierbei eine hohe Mischungshomogenität der Faserkomponenten. Hierzu wurden speziell für Fasern im Bereich von 40 – 60 mm als auch für Kurzfasern geeignete Mischungstechnologien entwickelt.

Anwendungen

Mit den Ergebnissen des F&E-Projektes wurde eine neuartige Schiene der  Wiedernutzbarmachung endlicher Carbonfasern aufgezeigt, die die bestehenden Verwertungsschienen auf Mattenbasis ergänzen und das bisherige Einsatzspektrum von Recyclingcarbonfasern erweitern. Die mit der Faserblastechnik erzeugbaren handhabungsstabilen Vorformlinge können  dabei sowohl in duromeren als auch in thermoplastischen Harzsystemen universell zu einem 3D-Faserverbund konsolidiert werden.