Die Situation
Elektromagnetische Strahlung entsteht in jedem elektronischen Gerät. Je mehr Geräte, desto mehr Strahlung wird an die Umwelt abgegeben. Umgangssprachlich ist dieses Phänomen auch als Elektrosmog bekannt. Nicht nur die Funktionen von elektronischen Geräten werden dadurch beeinträchtigt. Auch schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit sind bekannt. Mit bestimmten Materialien lassen sich die elektromagnetischen Felder jedoch abschirmen. Heutzutage verwendete Schirmwerkstoffe aus Metallen oder Beschichtungen sind allerdings schwer, unterliegen starker Korrosion oder Verschleiß, haben geringe mechanische Festigkeiten und sind teuer.
Durch Trends wie Elektromobilität, Energieeffizienz beziehungsweise Leichtbau und High-Performance-Materialien wird die Nachfrage nach Carbonfasern stark angetrieben. Je nach Prozess fallen bei der Verarbeitung von Carbonfasern rund 40 Prozent Verschnittreste an. Aus diesem Grund sind recycelte Carbonfasern (rCF) eine vielversprechende Alternative.
Das Projekt
In einem gemeinsamen Projekt des Instituts für Textiltechnik der RWTH Aachen und des IHE vom Karlsruher Institut für Technologie: KIT wurde untersucht, inwieweit sich Vliesstoffe aus rCF (recycelten Carbonfasern) zur Herstellung von Werkstoffen für die elektromagnetische Abschirmung eignen. Vliesstoffe aus rCF sind leicht, korrosionsbeständig, verschleißfest und bei einem Faserpreis von circa sechs Euro pro Kilogramm vergleichsweise preiswert.
Das Forscherteam hat verschiedene rCF-Plattenwerkstoffe hergestellt und in einem eigens entwickelten Prüfstand auf ihre elektromagnetischen Eigenschaften hin untersucht – unter anderem die Schirmwirkung. Auf Basis der Ergebnisse wurde ein physikalisches Modell zur Abbildung und Simulation der elektromagnetischen Eigenschaften von rCF-Vliesstoffen sowie mit dessen Hilfe ein Auslegungstool entwickelt. Dieses Tool ermöglicht es, die Vliesse anhand der gewünschten Schirmwirkung zu gestalten.
Der Nutzen für den Mittelstand
Die Projektergebnisse eröffnen neue Anwendungen für Carbonstapelfasern und steigern dadurch die Nachfrage nach rCF. Das kommt unter anderem Recyclingunternehmen zugute. Vliesstoffhersteller erhalten neue Produktoptionen in einem stark wachsenden Markt. So bietet sich der Einsatz in rCF-verstärkten Organoblechen auf Basis von Mischvliesen aus rCF und Thermoplastfasern an. Hersteller von Baugruppen und Bauteilen erhalten neue Halbzeuge mit guter Schirmwirkung. Auch im Bereich der hochfrequenten Schirmung sind die leichten und widerstandsfähigen Materialien anwendbar. Das neue Auslegungstool vereinfacht zudem die Materialentwicklung.
Ansprechpartner
Jonas Bröning
jonas.broening@ita.rwth-aachen.de
+49 241 80 23479
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) 20293 N.