Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV
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Espresso | Innovative Fahrradkomponenten aus recycelten Carbonfasern

Hochorientierte Nassvlies-Tapes aus recycelten Carbonfasern in nachhaltigen Composites für strukturelle Sportkomponenten

Hochorientierte thermoplastische Tapes aus recycelten Carbonfasern

Ziel des Projekts »Espresso« ist die Entwicklung und Verarbeitung hochorientierter thermoplastischer Tapes aus recycelten Carbonfasern (rCF) sowie Tape-Verschnitt zu sogenannten 2nd-Life-Strukturbauteilen. Hierfür werden vom Fraunhofer IGCV orientierte rCF-Halbzeuge auf Basis der Nassvliestechnologie hergestellt. Im Anschluss werden diese von den Partnerfirmen »thermoPre« und »Held« zu konsolidierten, thermoplastischen rTapes verarbeitet.

In zwei parallelen Prozessrouten wird der Einsatz des orientierten rTapes für flächige thermoplastische und duroplastische Bauteile demonstriert. Als Demonstrator dient bspw. eine Fahrradlenker-Vorbaueinheit, die mit der Herone-Technologie hergestellt wird. Der dabei entstehende Tape-Verschnitt wird gesammelt, aufbereitet und erneut in den Produktionsprozess integriert. So können nicht nur die Fasern, sondern auch ihre mechanischen Eigenschaften für neue Bauteile wiederverwendet werden.

Materialentwicklung

Das neu entwickelte Material basiert auf recycelten Carbonfasern, deren Faserlängen zwischen 3 und 30 mm liegen. Trotz der kürzeren Faserlänge soll das Material mehr als 75 % der mechanischen Eigenschaften (Festigkeit und Steifigkeit) vergleichbarer Tapes aus virgin-Carbonfasern (vCF) erreichen. Durch den Einsatz recycelter Fasern kann die CO₂-Bilanz des Materials signifikant verbessert werden: Die Emissionen werden auf weniger als ein Viertel des ursprünglichen Werts gesenkt.

»Espresso« Projektplan

Individuelle Ziele von Espresso

  • Nachhaltigkeit: Reduktion der CO₂-Emissionen um >75 % im Vergleich zu vCF; Zero-Waste-Ansatz durch vollständige Wiederverwertung des Tape-Verschnitts.
  • Performance: Erreichen von über 75 % der mechanischen Eigenschaften von virgin Tapes; Herstellung von Bauteilen mit weniger als 2 % Porosität.
  • Verarbeitbarkeit: Erweiterte Verarbeitungsmöglichkeiten wie Tiefziehfähigkeit und Demonstration der Herstellung von Profil- und Schalenbauteilen.
  • Wirtschaftlichkeit: Zielsetzung eines Materialpreises von unter 50 €/kg und Erarbeitung eines Industrialisierungsplans mit Partnern.
© herone
Profile aus hochorientierten rCF-Nassvlies-Tapes