01. März 2017 | Research & Development

Schonende Verarbeitung von recycelten Carbonfasern zu neuartigen Hochleistungshybridgarnen

Speziallaborkrempelanlage am ITM von der Firma DILO
Entwickelte Speziallaborkrempelanlage am ITM von der Firma DILO
Quelle: ITM TU Dresden

Am 16. Februar 2017 wurde im Rahmen der Fachkonferenz „Rohstoffe effizient  nutzen – Erfolgreich am Markt“ im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie in Berlin das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden und die Oskar Dilo Maschinenfabrik KG mit dem Deutschen Rohstoffeffizienz-Preis 2016 ausgezeichnet. Diese Verleihung erfolgte für die erfolgreich etablierte Forschungsvorhaben „Rohstoffeffiziente Verwertung von recycelten Carbonfasern durch Entwicklung einer Technologie zur industriellen Fertigung von Hybridgarnen für den Einsatz in hochbelastbaren CFK-Bauteilen“ in der Wettbewerbskategorie Forschung.

Unikates Verfahren

Den Wissenschaftlern des ITMs Dr.-Ing. Anwar Abdkader und Dipl.-Ing. Martin Hengstermann ist es unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif, Institutsdirektor des ITM und Preisträger des Deutschen Zukunftspreises des Bundespräsidenten für Technik und Innovation 2016, gelungen ein weltweit unikales Verfahren zu entwickeln, dass eine schonende Verarbeitung der recycelten Carbonfasern (rCF) zu neuartigen Hochleistungshybridgarnen erlaubt. Das ist ein entscheidender Schritt, um den CF-Werkstoffkreislauf zu schließen und eine hohe Nachhaltigkeit zu erzielen. Mit den Hochleistungshybridgarnen lassen sich Bauteile bei höchster Materialeffizienz in komplexer Geometrie für Leichtbauanwendungen in sehr kurzen Taktzeiten kostengünstig fertigen. Die rCF-Garne werden aktuell von der Industrie aufgegriffen, um im Rahmen des BMBF-Projekts „3DProCar“ zur Förderung der Elektromobilität in Deutschland in die Industriereife überführt zu werden. Zwei Kooperationspatner im 3D ProCar, der Texthersteller Wagenfelder Spinnereien GmbH und der Anlagen- und Maschinenbauer Osker Dilo Maschinenfabrik KG, sind aktiv an der industriellen Realisierung der rCF-Verspinnung beteiligt.

Entwickelte Speziallaborkrempelanlage von der Firma Dilo

Als ein Kernstück der entwickelten Prozesskette gilt die Krempeltechnologie, mit der die rCF zu einem Band verarbeitet werden. Die Herausforderung besteht dabei in einer sehr schonenden Verarbeitung der glatten, sehr dünnen und extrem querkraftempfindlichen Carbonfasern. Der Anlagenbauer Dilo hat in Zusammenarbeit mit dem ITM eine Spezialkrempel im Technikumsmaßstab für die Verarbeitung der rCF in Kombination mit thermoplastischen Fasermaterialien entwickelt. Es ist gelungen, sehr gleichmäßiges und schädigungsarmes Krempelband in einem breiten Feinheitsspektrum herzustellen. Die Einführung der Krempelanlage in den Markt wird aktuell eingeleitet.

In diesem Zusammenhang plant die Firma Wagenfelder Spinnereien GmbH die vollständige industrielle Garnherstellung umzusetzen, von der rCF-Anlieferung bis zum fertigen Hybridgarn. Dieses kann nachfolgend über Webprozesse zu Halbzeugen und anschließend über thermisches Formpressen zu fertigen thermoplastischen CFK-Bauteilen konsolidiert werden. Wagenfelder befinden sich momentan in Gesprächen mit renommierten OEM in der Automobilindustrie, um konkrete Einsatzzwecke des Hybridgarns im Composite-Bereich zu etablieren. Die Markteinführung der Hochleistungshybridgarne ist in den nächsten zwei Jahren geplant.

Mit der Entwicklung von innovativen Garnkonstruktionen und den dafür notwendigen Technologien könnte am ITM eindrucksvoll nachgewiesen werden, dass  hochorientierte, homogen durchgemischte und gleichmäßige Vliese, Bänder und Hochleistungshybridgarne aus rCF für lasttragende Verbundbauteile hergestellt werden können. Diese leisten einen sehr hohen Beitrag zum Umweltschutz, Ressourcenschonung und zur Nachhaltigkeit. Dadurch kann ein großer Schritt zum Durchbruch in der Elektromobilität und weiteren High-Tech-Zukunftsfeldern erzielt werden.
Dank gilt dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die finanzielle Unterstützung des Forschungsprojektes 02P14Z020 – 02P14Z030.

nach oben drucken RSS-Feed