Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »DIGITAL_RE-ALISE«
Hybride Bauteile hochwertig wiederverwerten
Bauteile, die aus verschiedenen Materialien bestehen, werden als Hybridbauteile bezeichnet. In Leichtbau-Anwendungen können solche Bauteile beispielsweise aus einer Kombination von faserverstärkten Kunststoffen (FVK), unverstärkten Kunststoffen und Metallen bestehen. Häufig werden sie zu Karosseriekomponenten von Kraftfahrzeugen oder Strukturbauteilen in der Luft- und Raumfahrt verarbeitet, da sie eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen. Jedoch gibt es bisher keine industriellen Verfahren, um hybride Bauteile wirtschaftlich und technisch angemessen zu recyceln. So werden hochwertige Ausgangsmaterialien, wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, bei einer Wiederverwendung im Sinne eines Downcyclings nur noch als Rohstoffe mit weniger hochwertigen mechanischen Eigenschaften eingesetzt. Vor dem Hintergrund ihrer energieintensiven Herstellung ist diese Art der Wiederverwendung von faserverstärkten Kunststoffen weder kosteneffizient noch nachhaltig.
Hochwertige Halbzeuge aus recycelten Materialien
Um hybride Bauteile zu recyceln, müssen diese in sortenreine Einzelkomponenten zerlegt werden. Digitale Werkzeuge zur Bilderkennung und Automatisierung unterstützen den Trennprozess, indem Einzelkomponenten der Bauteile durch Kameras erfasst, ausgewertet und dem Trennsystem zugeführt werden. Ein hybrides Bauteil eines Elektrofahrrads dient im Forschungsprojekt »DIGITAL_RE-ALISE« als Demonstrator für den Recyclingprozess.
Die Projektpartner stellen die Bauteile zu Beginn des Projekts aus neuwertigen Materialien her. Anschließend werden diese mit den Verfahren recycelt, die im Projekt entwickelt werden, und so in die Materialien Metall, Kunststoff und faserverstärkter Kunststoff zerlegt. Die Projektpartner legen danach das Augenmerk auf die Wiederverwertung des faserverstärkten Kunststoffs. Dabei wird die Faser-Kunststoff-Verbindung nicht weiter aufgetrennt, sondern beibehalten, um Trenn- und Fügeaufwände zu verringern und Ressourcen zu sparen. Aus den sortenreinen Komponenten entstehen hochwertige recycelte Halbzeuge, die zum Abschluss des Projekts verwendet werden, um das Demonstratorbauteil erneut aus recycelten Materialien zu fertigen.
Digitalisierung für die Prozessoptimierung und Qualitätssicherung
Das neue Recyclingverfahren soll für einen Großteil von Bauteiltypen anwendbar und einfach in der Industrie umsetzbar sein. Eine Prototypenanlage bauen die Projektpartner am Fraunhofer IPT auf. Die gesamte Prozesskette des Recyclings wird durchgehend digital erfasst und ausgewertet. Mit diesem digitalen Schatten lassen sich der Reyclingprozess optimieren und Materialmodelle validieren. Dem Fraunhofer IPT obliegt das makroskopische Trennen von FVK, Kunststoff und Metall, die Integration der Sensorik in die Pilotanlage und die Prozessführung des Recyclingvorgangs.
Projektkonsortium
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen (Projektkoordination)
- Athenga GmbH, Bonn
- Hansemold GmbH, Norderstedt
- MABRI.VISION GmbH, Aachen
Förderhinweis
Das Forschungsprojekt »DIGITAL_RE-ALISE« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen Technologietransfer-Programm Leichtbau (TTP LB) gefördert.
Förderkennzeichen: 03LB3082A