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Jahresbericht 2021

Abb. 10: 3D-rCFK Demonstratorbauteil „T-Napf“ / Realized 3D-rCFRP demonstrator “T-cup”

cken (rCF-MLG) angepasst. Die Modifikationen an ten, konnte erreicht werden. Um die mechanischen
der Fadenführung führten zu einer guten maschi- Kennwerte steigern zu können, sind weitere Verar-
nellen Verarbeitbarkeit. Die Kuliertiefe wurde vari- beitungsversuche mit in ihrer Homogenität gestei-
iert, um den Einfluss dieses Maschinenparameters gerten rCF-Hybridgarne notwendig.
auf die textilen und verbundmechanischen Eigen-
schaften zu analysieren. Die entwickelte Recyclingprozesskette wurde mit der
Umsetzung des 3D-rCFK-Bauteils „T-Napf“ (Abb. 10)
Die Flächenmasse der rCF-MLG mit einer Kuliertiefe aus recycelten Carbonfasern erfolgreich demonst-
von 15 mm und 15,5 mm sind mit ca. 600 g/m² ver- riert und abgeschlossen.
gleichbar. Die Flächenmasse des Musters mit 16 mm
Kuliertiefe ist aufgrund der verringerten Schussdich-
te niedriger und weist zudem eine höhere Varianz Zusammenfassung und Ausblick
von über 17 % auf. Im Vergleich dazu liegt die Vari-
anz der Varianten mit 15 mm und 15,5 mm Kulier- Die entwickelte Recyclingprozesskette ermöglicht
tiefe unter 5 %. Grund für diese Abweichung ist die eine vollumfängliche CFK-Wiederverwendung in
mit der höheren Kuliertiefe einhergehende, erhöh- Form hochwertiger CF in neuen thermoplastischen
te Maschenlänge und die dadurch verringerte Ver- Verbundbauteilen. Gleichzeitig ermöglichen die
schiebefestigkeit der textilen Struktur. resultierenden Eigenschaften der rCF-Hybridgarne
und der daraus entstehenden textilen Verstärkungs-
Nach der textilphysikalischen Prüfung wurde das zu strukturen die schnelle und hochproduktive Herstel-
Verbunden weiterverarbeitete rCF-MLG mechanisch lung von 3D-Verbundbauteilen aus rCF für weitere
charakterisiert, u. a. im Zugversuch (DIN EN ISO 527- Anwendungen, z. B. im Automobil- oder Anlagen-
4). Abbildung 9 zeigt die ermittelte Zugfestigkeit und bau. Das abgeschlossene Projekt trägt dazu bei,
den E-Modul. Die besten verbundmechanischen die gegenwärtig bestehenden Nachteile beim Recy-
Kennwerte zeigen die Verbunde, die aus rCF-MLG cling von CF, wie z. B. hohen Kosten, zu überwin-
mit HY2 (rCF Typ 1) in 0°-Richtung hergestellt wur- den. Die Untersuchungen zeigten ein gutes Faser-
den. Die Kuliertiefe von 15 mm war im Vergleich zu recycling aus EOL-CFK-Bauteilen. Das Verfahren zur
15,5 mm vorteilhaft. Die Verbundkennwerte von Herstellung von Hybridgarnen wurde für die Verar-
Strukturen aus HY6 (rCF Typ 3) liegen ca. 50 % unter beitung von rCF, die durch den entwickelten zwei-
denen aus CF Typ 1. Der Einfluss der Kuliertiefe lässt stufigen Recyclingprozess aus EOL-CFK extrahiert
sich nicht signifikant nachweisen. wurden, modifiziert. Die mechanischen Eigenschaf-
ten der resultierenden rCF-Hybridgarne ermögli-
Durch die Veränderung des Maschenfadenmaterials chen eine textiltechnologische Weiterverarbeitung
sank die resultierende Dicke der Verstärkungsstruk- zu biaxial-verstärkten Mehrlagengestricken. Diese
tur, somit konnten statt vier, acht Einzellagen gesta- sind durch einen der Metallblechumformung ähn-
pelt werden, um eine 2 mm starke Probenplatte zu lichen Umform- und nachgelagerten Heißpresspro-
erhalten. Der geringe Unterschied zwischen 0°- und zess in Bauteile aus rCFK überführbar, was anhand
90°-Richtung weist auf vergleichbares, orthotropes eines anwendungsnahen Demonstrators, z. B. für
Materialverhalten hin. Das Ziel vergleichbare Ver- den Anwendungsbereich Automobilbau, erfolgreich
bundeigenschaften in 0°- und 90°-Richtung zu erhal- gezeigt werden konnte.

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