Fraunhofer entwickelt Laserverfahren für hochwertiges Carbonfaser-Recycling

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Strukturelle Durabilität und Systemzuverlässigkeit LBF haben eine neuartige Technologie für das Recycling von Carbonfaser-Verbundwerkstoffen entwickelt. Das Verfahren ermöglicht die Rückgewinnung von kontinuierlichen Carbonfasern aus Verbundwerkstoffen, ohne deren Qualität signifikant zu beeinträchtigen. Dabei werden Hochleistungslaser eingesetzt, um die Matrix von mehrschichtigen faserverstärkten Kunststoffen bei hohen Temperaturen lokal zu zersetzen.

Carbonfaser-Verbundwerkstoffe sind aufgrund ihrer außergewöhnlichen Festigkeit und ihres geringen Gewichts geschätzte Materialien, insbesondere in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie. Ihre Entsorgung und Wiederverwertung stellen jedoch erhebliche Herausforderungen dar. Herkömmliche Methoden, wie das Zerkleinern, verkürzen die Fasern und führen zu einem Downcycling, was ihr Wiederverwendungspotenzial mindert. Der neue Prozess des Fraunhofer EMI bereitet Fasern aus gebrauchten Verbundwerkstoffen für die Wiederverwendung auf, ohne ihre mechanischen Eigenschaften negativ zu beeinflussen.

Das Verfahren ist besonders relevant für Duroplaste, die nicht schmelzbar und somit nicht wiederverarbeitbar sind. Die Forscher des Fraunhofer EMI nutzen Hochleistungslaser zur kontrollierten Rückgewinnung der Faserverstärkung aus diesen Materialien. Durch lokale Pyrolyse wird die Matrix, die die Carbonfasern umgibt, entfernt, wobei die Fasern weitgehend unbeschädigt bleiben. Die Forscher haben ein optimales Prozessfenster identifiziert, in dem die Pyrolyse der Matrix und das gleichzeitige Abwickeln des Faserrovings effizient und ohne Beschädigung der Carbonfasern erfolgen.

Diese innovative Methode bietet sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile. Durch die lokale Wärmeeinwirkung und die kontinuierliche Rückgewinnung der Fasern werden lange Pyrolysezeiten und hohe Prozesskosten vermieden. Darüber hinaus benötigt das laserunterstützte Rückgewinnungsverfahren nur etwa ein Fünftel der Energie, die zur Herstellung neuer Fasern erforderlich ist. Das Fraunhofer EMI wird das Projekt auf der Hannover Messe vom 31. März bis 4. April 2025 vorstellen.