reFrame - Recycled Fiber Reinforcements for Advanced Manufacturing and Engineering

Der Einsatz faserverstärkter Kunststoffe in Mobilitätsanwendungen bietet das Potential, den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen zu reduzieren. Dennoch stellt ihr zunehmender Einsatz langfristig eine große Herausforderung dar, da die Verwertung dieser energie- und kostenintensiv hergestellten Strukturen nach dem Lebensende als kritisch einzustufen ist. Bestehende Recyclingansätze für Faserverbundstrukturen (chemisch, pyrolytisch, mechanisch) führen häufig zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften gegenüber jungfräulichen Materialien.  Dies erschwert den Einsatz von Rezyklaten in hochbelasteten, gewichtsrelevanten Anwendungen, wie sie beispielsweise in der Luftfahrt vorkommen. Der aktuelle industrielle und wissenschaftliche Kenntnisstand im Umgang mit recycelten Materialien, insbesondere hinsichtlich ihrer Berücksichtigung in der Strukturauslegung und Schadensmodellierung, ist daher als unzureichend zu bewerten.

Zielsetzung

Ziel des reFrame-Projekts ist die Entwicklung einer geschlossenen Recyclingroutine für thermoplastische Faserverbundwerkstoffe. Dies beinhaltet die Funktionalisierung von produktionsbedingten Prepreg-Verschnittresten und end-of-use-Bauteilen in einem Rezyklierungsprozess und der anschließenden Verarbeitung zu einem thermoplastischen, kurzfaserverstärkten Compound. Durch die Kombination dieses Rezyklats mit endlosfaserverstärkten Kohlenstofffaser-Tapes sollen neue Hochleistungsanwendungen erschlossen werden. Die Anbindung der Tapes erfolgt entweder mithilfe des thermoplastischen Automated Fibre Placements (TAFP) oder im Heißpressprozess. Die entwickelten Werkstoffkonzepte werden anschließend in der Strukturauslegung eines elektrisch angetriebenen Fluggeräts getestet und bewertet.

Vorteile

Das Projekt dient der Erhöhung der Nachhaltigkeit des Einsatzes faserverstärkter Kunststoffe in zukünftigen Mobilitätsanwendungen durch das gezielte Erforschen eines geschlossenen Recyclingkreislaufs.

Vorgehen

The IFW is researching the use of recycled and bio-based materials in thermoplastic automated fiber placement. Its research activities also include the use of AI-based process monitoring and digitization approaches, as well as the identification of energy-efficient laying strategies. Meanwhile, Clausthal University of Technology is analyzing the material aspect of recycling thermoplastic fiber composites and the production of core materials. Braunschweig University of Technology is researching the use of recycled materials in aircraft structures, design methods adapted to the materials, and reversible joining methods.

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Kontaktieren Sie Nick Knupfer per E-Mail an knupfer@ifw.uni.hannover.de oder telefonisch unter +49 4141 77638-202.