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Vortrag

Innovative rC-Stapelfasertapes – Neue Potenziale für CF-Rezyklate in CFK durch hochorientierte Carbonstapelfaserstrukturen

Thursday (27.06.2019)
16:40 - 17:00 Uhr

Aus dem kontinuierlich steigenden Einsatz von CFK resultiert ein wachsender Abfallstrom von CF und CFK-Altbauteilen. Die CF-Wiedergewinnung und Aufbereitung ist so weit entwickelt, dass CF pyrolytisch von der Matrix befreit und mechanisch aus textilen Halbzeugen gelöst werden können. Die physikalischen Eigenschaften der CF werden weitestgehend bewahrt, zugleich reduziert sich ihre Länge durch die Aufbereitung. Es liegen desorientierte Carbonstapelfasern (rCF) in Flocken vor. Untersuchungsergebnisse zeigen, dass mit anisotropen Halbzeugen aus Carbonstapelfasern mechanische Kennwerte in Größenordnungen von Neufasern erreichbar sind. Das an den DITF entwickelte rC-Stapelfasertape bietet einen innovativen Ansatz um die Weiterverarbeitung von rCF zu hochwertigen CFK-Bauteilen zu gewährleisten. Im Rahmen des Forschungsprojekts entstand ein Konzept, um thermoplastische rC-Stapelfasertapes aus rCF und thermoplastischen Fasern herzustellen. Die Faserkomponenten werden in textiltechnischen Prozessen homogen vermischt. Aus diesem Fasergemisch wird ein Faserband gebildet. Anschließend erfolgt eine Orientierung der Fasern in Längsrichtung. Das orientierte Faserband wird komprimiert, die thermoplastische Komponente aufgeschmolzen. In der nachfolgenden Konsolidierungszone entsteht das Tape. Untersuchungen des Tapebildungsprozesses zeigen eine Steuerbarkeit der geometrischen und physikalischen Tapeeigenschaften und liefern Erkenntnisse zur kontinuierlichen Verarbeitung eines Stapelfaserhalbzeugs. Durchgeführte Material- und produktionstechnische Untersuchungen zeigen, dass das rC-Stapelfasertape besondere Eigenschaften von hochorientierten Stapelfaserstrukturen aufweist, die sich über eine Vielzahl von Parametern steuern lassen und sich in vorteilhafter Weise auf das Bauteildesign, auf die Produktion von CFK-Bauteilen und auf die Bauteilstabilität auswirken. Zusammengefasst vereint das rC-Stapelfasertape Eigenschaften von Stapelfaserstrukturen mit den Eigenschaften und den Einsatzmöglichkeiten eines rovingbasierten Tapes. Zum Beispiel liegt eine sehr gute Durchmischung von CF und Matrixmaterial vor. Die Mischungshomogenität hängt unter anderem von der Avivage und vom Öffnungsgrad der Fasern ab. Darüber hinaus lässt sich die Faser-Matrix-Haftung über geeignete Avivagen verbessern. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein rC-Stapelfasertape sehr gute Tiefzieheigenschaften bei geschmolzener Matrix aufweist, weshalb größere Umformgrade bei Preforms und ein Tiefziehen möglich ist.

Sprecher/Referent:
Olaf Reichert
Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Larisa Ausheyks
    Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
  • Stephan Baz
    Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
  • Jörg Hehl
    Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
  • Prof. Dr. Götz T. Gresser
    Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)