Recycling von Carbonfasern zu prozessfähigen Halbzeugen: Stand der Technik und aktuelle Forschungsansätze

Recycling of carbon fibres into processable semi-finished products: state of the art and process optimization using the funnel method

• Christoph Klemm (B. Eng.)
• Felix Teichmann (M.Sc.)
• Lena Heidle (B.Sc.)
• Prof. Dr.-Ing. Mesut Cetin

Die Analyse verschiedener Tape-Konzepte zeigt, dass insbesondere Mischungen mit höheren Anteilen an TP-Fasern eine verbesserte Prozessierbarkeit, höhere Faserorientierungen sowie gesteigerte mechanische Eigenschaften aufweisen. Dies wird auf die stabilisierende Wirkung der TP-Fasern zurückgeführt, die durch mechanische Verhakung eine gleichmäßigere Bandstruktur ermöglichen. Reine Carbonbänder ohne TP-Fasern hingegen weisen geringere Faserorientierung, niedrigere Faservolumengehalte und eine eingeschränkte Verstreckbarkeit auf. Als innovativer Lösungsansatz zur Verbesserung der strukturellen Homogenität und Prozessstabilität reiner Carbonbänder wurde die Trichtermethode vorgestellt, die eine kontrollierte Faserorientierung bei gleichzeitig geringer mechanischer Belastung ermöglicht. Langfristig bieten rCF-Tapes einen vielversprechenden Ansatz zur ökologischen und ökonomischen Verwertung von Carbonfaserabfällen für tragende Strukturanwendungen.

The analysis of various tape concepts shows that blends with higher proportions of TP fibres in particular have improved processability, higher fibre orientations and increased mechanical properties. This is attributed to the stabilizing effect of the TP fibres, which enable a more uniform tape structure through mechanical hooking. Pure carbon tapes without TP fibres, on the other hand, have a lower fibre orientation, lower fibre volume content and limited stretchability. The funnel method was presented as an innovative approach to improving the structural homogeneity and process stability of pure carbon tapes, which enables controlled fibre orientation with low mechanical stress. Against the backdrop of increasing demand for sustainable lightweight materials, the further development and optimization of rCF tape production offers exciting prospects. The successful development of industrially scalable production of high-quality rCF tapes could not only promote the recycling of CFRP waste, but also open up innovative markets and fields of application for sustainable structural components. In the long term, rCF tapes offer a promising approach to the ecological and economic recycling of CFRP waste for structural applications.