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Einzelfaserzugversuch
Einzelfaserzugversuch

Einzelfaserzugversuch mit der Papprahmenmethode

Carbonfasern
Carbonfasern

Recycling-Carbonfasern

ReCaP - Verfahrensentwicklung zur Kreislaufführung von Carbonfasern in der Produktion

M.Sc. Jonas Hüther

Motivation

Die Produktion von Carbonfasern ist sehr Energieaufwendig und damit kostenintensiv, was im Gegenzug ein großes Potenzial für Recycling bietet. Dazu kommt eine große Abfallmenge in der Produktion durch Verschnitt und Ausschuss. Da allerdings die Carbonfasern im Recyclingprozess geschädigt werden, ist Forschungsbedarf gegeben, um die resultierenden Eigenschaften zu beschreiben, bevor die Recycling-Carbonfaser in der Industrie in hochbelasteten Bauteilen verwendet werden kann.

Zielsetzung

  • Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Recycling-Carbonfasern (rCF) und Quantifizierung der Faserschädigung durch den Recyclingprozess
  • Charakterisierung von Bauteilen aus rCFK und Bewertung der Faser-Matrix-Anhaftung

Methoden

  • Carbonfaser-Charakterisierung:
    • Einzelfaserzugversuch
    • REM-Aufnahmen
  • Bauteil-Charakterisierung:
    • Schädigungseinwirkung
    • Spannungsrelaxation
    • zyklische Be-/Entlastungszyklen
    • Inkrementelle Relaxationsversuche

Partner bei reCaP

Karlsruhe Institut für Technologie (KIT)
Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST)
Lehrstuhl für Leichtbautechnologie

Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)
Kompetenzbereich Umwelt Engineering

Entwicklung von Hybridwerkstoffen aus rezyklierten Carbonfasern für eine ressourceneffiziente Elektromobilität (RETRO)

M.Sc. Jonas Hüther

Motivation

Während im Projekt ReCap die Wiederverwendung von trockenen Kohlenstofffaserresten (Verschnitt) im Vordergrund steht, sollen im Projekt RETRO Fasern aus Verbundwerkstoffen rückgewonnen werden. Dadurch soll für Kohlenstofffasern im Bereich der Elektromobilität ein vollständiger Materialkreislauf geschaffen werden und damit die Kosten und der Ressourcenverbrauch gesenkt werden. Elektroautos können, im Sinne des Nachhaltigkeitsgedankens und europäischer Gesetzte, nur sinnvoll genutzt werden, wenn für den Großteil der Werkstoffe geschlossene Materialkreisläufe vorliegen.

Zielsetzung

Es werden die Eigenschaften von juvenilen und recycelten Fasern untersucht und daraus mit passenden Matrixsystemen Verbundwerkstoffe hergestellt. Daraus gefertigte Standardproben werden, ebenso wie für die Elektromobilität relevante Bauteile, realitätsnah untersucht, also deren mechanischen Eigenschaften bestimmt und das Verhalten im Falle eines Crashs geprüft. Dabei liegt der Fokus auf dem Vergleich neuer und recycelter Fasern. Neben den mechanischen Untersuchungen sind auch die Bilanzierung und Nachhaltigkeitsbetrachtung, durchgeführt von den Projektpartnern, Teil des Forschungsprojekts.

Methoden

  • Einzelfaserzugversuche
  • REM-Aufnahmen zum Bestimmen der Oberflächenqualität
  • Bestimmung der Faserverteilung
  • Widerstand gegen Eindringkörper (Crashverhalten)
  • ​Verbundwerkstoff-Metall-Anbindung