MAI Rigatoni | Effiziente Kreislaufführung von End-of-Life Faserverbundstrukturen sowie Demonstration der Second-Life Einsatzfähigkeit

Entwicklung von Recyclingverfahren für glasfaserverstärkte Kunststoffe

Der Einsatz faserverstärkter Kunststoffe (FVK), insbesondere von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), bringt enorme Vorteile hinsichtlich Leichtbaupotential, ausgezeichneten Korrosions-, problemlosen Verarbeitungs- sowie guten spezifischen Festigkeitseigenschaften. Deshalb nimmt dieser Werkstoff ca. 95 % des Marktanteils des europäischen Verbundwerkstoffmarktes ein. Das Recycling von Produkten, die aus FVW bestehen, stellt derzeit eine große Herausforderung an Forschung, Industrie und Gesellschaft. Aktuell ist es für die meisten Recyclingunternehmen nicht möglich Produkte und Materialien, die aus FVK bestehen, in einem geeigneten Recyclingprozess zu verarbeiten. Dies betrifft die anfänglichen Demontage- und Zerkleinerungsprozesse sowie die nachfolgenden weiterverarbeitenden Prozessschritte wie Faser-Matrix Separation sowie den Wiedereinsatz der Fasern.

Die meisten FVK-Bauteile, die das Ende ihres Lebenszyklus erreicht haben, sowie ein Großteil der Produktionsreste, werden somit keiner stofflichen Verwertung zugeführt, sondern landen oft im Rest- und Sondermüll, im europäischen Ausland auch auf der Deponie.

Durch den zunehmenden Ausbau von Windkraft und den hohen Mengen an GFK, die in Windrotorblättern verbaut werden, werden die Abfallmengen von GFK in den nächsten Jahren massiv zunehmen. Eine besondere Herausforderung, die vor dem GFK-Recyclingprozess steht, ist die ökonomische Rentabilität des Prozesses und des Einsatzes der recycelten Materialien.

Besonders bei dem Einsatz von Recyclingmaterialien gilt es auf das Qualitätsmanagement und die damit einhergehende Charakterisierung der recycelten Materialien zu achten, um eine hochwertige und insbesondere gleichbleibende Qualität aufzuweisen.

 

1 E. Witten and V. Mathes, “Der europäische Markt für Faserverstärkte Kunststoffe/Composites 2021: Marktentwicklungen, Trends, Herausforderungen und Ausblicke,” 2022.

Ziel des Forschungsprojekts MAI Rigatoni

 

Das Forschungsprojekt MAI RIGATONI zielt darauf ab den Stoffkreislauf für GFK-Materialien zu schließen, um wertvolle, endliche Ressourcen zu erhalten. Der innovative Ansatz umfasst Technologien, die sowohl die Aufbereitung der Produktions- und EoL-Materialien betrifft als auch die Verarbeitung der recycelten Materialien zu neuen Produkten.

Im Rahmen von MAI RIGATONI werden bahnbrechende Verfahren für das Recycling von Faserverbundwerkstoffen sowie Fertigungstechnologien entwickelt, um die recycelten Materialien effektiv einzusetzen. Dies trägt dazu bei, den Stoffkreislauf in Bayern weiter zu schließen. Das Projekt konzentriert sich auf verschiedene Verfahren zur Demontage und Zerkleinerung von GFK-Produkten sowie auf eine innovative Methode zur Faser-Matrix-Trennung mittels Hydrolyse mit subkritischem Wasser, um das Polymer zu zersetzen.

Besondere Aufmerksamkeit gilt dem Recycling von drei spezifischen Produkten und Produktionsabfällen: Blattfedern von SGL, Industrietore von Butzbach und Langgutwannen von fisco. Diese Produkte bestehen größtenteils aus thermoplastischen oder duromeren GFK.

Butzbach Industrietor
© Firma Butzbach
Butzbach Industrietor
SGL Blattfeder
© Firma Butzbach
SGL Blattfeder
Fisco Langgutwanne
© Firma Butzbach
Fisco Langgutwanne

Im Projekt MAI Rigatoni werden verschiedene Faserverbundteile recycelt und die wiedergewonnen Materialien in Demo-Bauteilen zum Einsatz kommen

Innovationen und Neuheiten

Im Zentrum des Projekts ist vor allem der Erhalt der Fasereigenschaften sowie die Rückgewinnung der Kunststoffe ohne deren komplette Zersetzung. Des Weiteren wird an verschiedene Prozessrouten geforscht, um die recycelten Materialien in neue Produkte zu verarbeiten. Zum einen wird das recycelte Material in einer thermoplastischen Route in einem Extrusionsprozesse zu einem Profilrahmen verarbeitet, der in den Photovoltaikmodulen der Firma AE Solar Anwendung finden kann. Ein weiteres Innovationspotenzial liegt in der Verarbeitung der recycelten Fasern zu einem Vlies, das in den Langgutwannen von fisco Verwendung findet und einen geschlossenen Kreislauf für die Verarbeitung der Produktionsabfälle ermöglicht.

Ein herausragendes Merkmal des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines kosteneffizienten Prozesses. Dies gewährleistet einen reibungslosen Transfer von der Forschung in die Industrie und sichert den beteiligten Unternehmen eine Rendite auf ihre Investitionen. Eine intensive Kostenanalyse während der Entwicklungsphase sowie die Möglichkeit der Prozessanpassung stellen sicher, dass dieser Erfolg realisiert wird.

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