Die Situation
Wer neue Fasern für den Leichtbausektor entwickeln möchte, legt den Fokus auf möglichst hochfeste Materialien mit geringer Masse. Dabei haben sich mit Carbonfasergelegen verstärkte Kunststoffe (CFK) als besonders effizient herausgestellt. Die Verfahren, mit denen Carbonfasern hergestellt werden, sind jedoch energieintensiv und gehen mit einer kritischen CO2-Ökobilanz einher. Kostengünstiger wäre es, recycelte Carbonfasern (rCF) zu verwenden. Diese können zum Beispiel zu Vliesstoffen für CFK-Bauteile verarbeitet werden. Deren Festigkeitseigenschaften sind jedoch geringer als die auf CF-Gelegen basierenden CFK. Würde man die rCF jedoch gezielt in eine bestimmte Richtung ausrichten, könnte der Vliesstoff partiell viel fester sein und der Nachteil damit ausgeglichen werden.
Das Projekt
Im Projekt ProStAir haben das Sächsische Textilforschungsinstitut e. V. und das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM den Vliesbildungsvorgang mithilfe der Airlay-Technologie untersucht. Dabei werden Fasern zunächst in einen Luftstrom eingebracht und mit dessen Hilfe auf einem Siebband abgelegt. Wie das Projekt zeigte, lässt sich die Orientierung der Carbonfasern durch die Veränderung bestimmter Prozessparameter – etwa des Querstromgebläses, der Absaugung oder des Materialdurchsatzes – gezielt beeinflussen. An einer Versuchsanlage konnte ermittelt werden, bei welchen konkreten Einstellungen sich eine bestimmte Faserrichtung einstellt und wie gut sich die Fasern ablegen. Im Projekt wurde sowohl digital mit einem Strömungsanalyse-Tool als auch in Realversuchen an einer Airlay-Anlage experimentiert. Verglichen mit dem Stand der Technik eignet sich das Airlay-Verfahren viel besser dafür, hochfeste Vliese aus recycelten Carbonfasern wirtschaftlich effizient zu CFK-Bauteilen mit hoher Festigkeit zu verarbeiten.
Der Nutzen für den Mittelstand
Der Airlay-Prozess eignet sich für die Entwicklung neuartiger CF-Vliesstoffe, weil sich die Faserflugbahnen und die Faserablage gezielt beeinflussen lassen. Vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMU) können so wirtschaftlich interessante und komplexe Produkte herstellen. Vliesstoffproduzenten können mithilfe der Forschungsergebnisse auf Basis der Airlay-Verfahren zudem wirtschaftlich rCF-Vliesstoffe gemäß Kundenwunsch fertigen. Nachgelagerte KMU, welche Bauteile aus rCF-Vliesstoffen fertigen, können ihr Produktangebot entsprechend erweitern.
Ansprechpartner
Sven Reichel
sven.reichel@stfi.de
+49 371 5274 193
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" 20280 BG.