Cider | Zirkuläres Produktdesign für Automobilkomponenten aus recycelten und nachhaltigen Verbundwerkstoffen

Derzeit werden im Verkehrssektor nur wenige nachhaltige und kreislauffähige Verbundwerkstoffe verwendet. Recyclingoptionen sind oft nicht auf dem erforderlichen technologischen Niveau und in der Entwurfsphase werden die Recyclingmöglichkeiten des Produkts nicht berücksichtigt. Daher zielt das Projekt »Cider« darauf ab, echte Kreislauf-Verbundwerkstoffe zu entwickeln und zu implementieren, indem zirkuläre Designansätze für verschiedene Komponenten des Transportsektors umgesetzt werden. Im Projekt wird dies an einem recycelbaren Wasserstofftank nachgewiesen, indem die Kreislaufführung der Faser sowie der Matrix demonstriert wird.

»Cider« ist ein Vorzeigeprojekt, das angewandte Forschung aus verschiedenen europäischen Unternehmen und Forschungsinstituten vereint. Dieses starke Konsortium entwickelt innovative Prozesse und nachhaltige Designs für die europäische Verbundwerkstoffindustrie.

Das übergeordnete Ziel von »Cider« ist die Entwicklung nachhaltiger, recycelbarer und recycelter Verbundwerkstoffe für den Verkehrssektor. Dies soll durch die Entwicklung von drei Demonstratoren über mehrere Lebenszyklen des Faser- und Polymermaterials erreicht werden. Als Ausgangsmaterial hierfür dienen Wasserstofftanks des Typs 4 vom Projektpartner Plastic Omnium. 

Verwendung eines recyclingfähigen Harzes: Um die zukünftig aufkommende Wasserstoffmobilität nachhaltiger zu gestalten, werden im Projekt neue Polymersysteme als Matrixmaterial für Wasserstofftanks erprobt. Hierbei liegt der Fokus auf dem Elium® Polymersystem von Arkema, welches nach dem Recycling der Fasern ebenfalls wiedergewonnen werden kann. Die Herstellung der Wasserstofftanks wird hierbei auf die Verarbeitungseigenschaften von Elium® optimiert, um hochqualitative Tanks zu fertigen.

Hochperformante Vliesstoffe: Die CFK-Tank Großstrukturen werden im Projekt von der Talinn Universität geschreddert und über eine Pyrolyse und Solvolyse werden die Carbonfasern wiedergewonnen. Dabei wird versucht möglichst lange Fasern zu erhalten, um die Fasern einem anschließenden Trockenvliesprozess der Firma Autefa zuzuführen. Die Carbonfasern werden über einen Krempelprozess mit anschließendem Längsleger in Produktionsrichtung abgelegt, wobei eine höhere Anisotropie als normalerweise erzeugt wird und rCFK mit höheren Eigenschaften erzeugt werden können.

Second-Life Bauteile für eine zukünftige Mobilität: Die hergestellten Vliesstoffe werden am IRT M2P auf ihre Verarbeitbarkeit im RTM-Prozess mit Elium® analysiert. Neben einfachen Prüfgeometrien, wird hier ebenfalls eine große Automobilstruktur für den Projektpartner Gestamp gefertigt und charakterisiert. Weiterhin wird ein Bauteil aus dem Bereich der Schienenfahrzeuge der Firma Rexhi entwickelt und produziert. Zusammen mit dem Partner Forward Engineering werden neuartige Design to Sustainability und Design to Recycling Konzepte für die Demonstratorbauteile betrachtet.

Im Projekt kann somit ein ganzheitlicher Cradle-to-Cradle-Ansatz für CFK-Strukturen nachgewiesen werden. Ein Typ 4 Wasserstofftank wird zu großen Anteilen stofflich recycelt und aus den faserhaltigen Fraktionen ein hochorientiertes Vliesprodukt hergestellt, welchen in angepassten Folgeprozessen zu Produkten für die Automobil- und Schienenfahrzeugindustrie wird.