recycloPreg

Faserverbundwerkstoffe wie Carbon- oder Glasfasern mit Epoxidharz sind vielseitig im Leichtbau einsetzbar, werden jedoch meist aus fossilen Rohstoffen hergestellt und sind schwer zu recyceln. Das Projekt recycloPreg entwickelt nachhaltige Faserverbundstoffe und bildet deren Lebenszyklus im Kreislaufsystem ab. Es umfasst die Herstellung von hybridem Nassvlies mit Naturfasern und biobasiertem Harzsystem sowie die Rückgewinnung von Fasern durch Solvolyse.  

In Projekt recycloPreg geht es um die Entwicklung alternativer Prepregs. Das sind mit speziellen Reaktionsharzen vorimprägnierte Faserverbundstoffe, die im Produktionsprozess zur Erzeugung von Bauteilen unter Temperatur und Druck ausgehärtet werden. Sie haben viele Anwendungsmöglichkeiten. Ein Schwerpunkt liegt auf der Automobilindustrie, wo sie für Bauteile wie Batteriedeckel genutzt werden können. Weitere Anwendungsbereiche sind Caravaning, Sportindustrie, Bauwesen oder Luftfahrt.  Derzeit werden Prepregs meist aus fossilen Rohstoffen hergestellt und sind schwer zu recyceln. Das Projekt recycloPreg zielt darauf ab, Prepregs mit recycelten Fasern oder Naturfasern und mit einer Matrix aus biobasiertem Harz zu entwickeln und als nachhaltige Alternative zu etablieren.

Der Kreislaufprozess für nachhaltige Faserverbundwerkstoffe

Ein zentraler Aspekt des Projektes ist die vollständige Betrachtung des Kreislaufprozesses und die Substitution herkömmlicher Epoxidharze und Fasermaterialien aus fossilen Rohstoffen durch nachhaltige Alternativen. Das Kreislaufsystem der Fasern umfasst die Vorbehandlung, Verarbeitung im Bauteil und Rückführung in den Kreislauf. Naturfasern, wie beispielsweise Flachsfasern, werden in einem Nassvlies zur Herstellung eines Prepregmaterials verwendet. Um gleichbleibende mechanische Eigenschaften sicherzustellen, werden energieeffiziente Trocknungsprozesse und Vorbehandlungen der Naturfasern untersucht. Ein biobasiertes Harzsystem ermöglicht die nachhaltige Rückgewinnung der Fasern und wird für den Einsatz im Prepregprozess optimiert. Das Projekt entwickelt zudem einen energieeffizienten Herstellungsprozess für Nassvliese aus Recyclingfasern, der den Energie- und Wasserverbrauch minimiert. Die neuen biobasierten Materialien werden im Rahmen einer umfangreichen Materialcharakterisierung untersucht. Diese dienen als Basis für die Simulation, welche zur ganzheitlichen Auslegung von Bauteilen erstellt wird. Das Ziel ist es, den gesamten Kreislaufprozess abzubilden, um potenzielle Umweltauswirkungen zu identifizieren und den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren.

Automobil- und Caravanbranche als Anwender

In diesem Projekt sollen als erste Demonstratoren ein Batteriekasten (SGL Technologies) und Bodenplatten (Lamilux) mit dem entwickelten Material hergestellt werden. Bisherige Bauteile basieren oft auf Epoxidharzen und werden am Ende ihrer Nutzungsdauer als Abfall entsorgt. Eine erneute Nutzung der Materialien ist damit nur sehr begrenzt möglich. Um die gesamtheitliche Betrachtung des Kreislaufprozesses durchführen zu können, wird der Recyclingprozess anhand der Demonstratorbauteile aufgezeigt. Im Projekt wird unter anderem die Solvolyse untersucht, um die Fasern aus diesen Materialien zurückzugewinnen und für neue Anwendungen bereitzustellen, wodurch ein Beitrag zur Abfallvermeidung geleistet wird. Durch den Einsatz von recycelten Fasern oder Naturfasern mit einer Matrix aus biobasiertem Harz in diesen Produkten kann der Einfluss auf den Kreislaufprozess beobachtet werden, hierzu wird eine Lebenszyklusanalyse (LCA) des gesamten Lebenszyklus der Demonstratorbauteile mit konventionellen Bauweisen verglichen. Dieses Verständnis des Kreislaufprozesses ermöglicht eine nachhaltigere Nutzung der Materialien und eine Reduktion der Umweltbelastung. Die Rückgewinnung und Wiederverwendung der Fasern trägt dazu bei, den Bedarf an neuen Rohstoffen zu senken und die Lebensdauer der Materialien zu verlängern. So wird ein geschlossener Kreislauf geschaffen, der die Ressourceneffizienz erhöht und die Entstehung von Abfall minimiert. 

Herstellung und Anwendung der Prepregmaterialien

Die Robert Kraemer GmbH entwickelt in diesem Projekt ein biobasiertes Harzsystem zur Anwendung im Prepregprozess, während die Herstellung von hybriden Fasertextilien mit Naturfaseranteilen durch die Hochschule Reutlingen mit der Expertise von CVT GmbH und Phönix NonWoven GmbH untersucht wird. Die finale Herstellung des Pregpregs erfolgt durch SGL Carbon. Mit Hilfe der Materialcharakterisierung am Lehrstuhl für Carbon Composites (LCC) an der TU München können Simulationsmodelle für die neuen Materialien entwickelt werden. Die Fertigung der Demonstratorbauteile mit dem entwickelten Materialsystem wird bei SGL Technologies und Lamilux erfolgen.