Recycelte Carbonfaser: Aktuelle Lage und Zukunftsaussichten

Der Fall für recycelte Carbonfaser ist komplex. Die Branche baut auf der Hoffnung auf, Probleme zu lösen – nämlich den Wunsch, Carbonfaserabfall aus Deponien fernzuhalten und eine potenzielle Lücke zwischen Carbonfaserangebot und -nachfrage zu schließen. Es wird allgemein geschätzt, dass etwa 30 % der produzierten Carbonfaser als Abfall endet. Während wertvolles Material auf Deponien landet, stimmen die meisten Analysten darin überein, dass die jährliche Nachfrage nach dem Material die aktuelle jährliche Produktionskapazität in den nächsten Jahren übersteigen könnte. Die durchschnittliche geschätzte globale Carbonfasernachfrage liegt bei rund 65.000–85.000 metrischen Tonnen pro Jahr, mit einer globalen Nennkapazität (die höher ist als die tatsächliche Kapazität) von rund 150.000 metrischen Tonnen, laut Schätzungen von Brett Schneider, President Global Fibers bei Hexcel (Stamford, Conn., USA) und Dan Pichler, Managing Director von CarbConsult GmbH (Hofheim am Taunus, Deutschland) auf der Carbon Fiber Conference im Dezember 2018. Wie von CW-Autorin Amanda Jacob im März berichtet, schätzen einige Analysten, dass die Carbonfasernachfrage das Angebot bis 2022 um etwa 24.000 metrische Tonnen übersteigen könnte. (Siehe „Vertrauen in recycelte Carbonfaser aufbauen“.)

Und während kommerzielle Anbieter von recycelter Carbonfaser (rCF) auf zurückgewonnenes und wiederverwendetes Material als potenzielle Lösung für diese Angebots-Nachfrage-Lücke verweisen, hat die rCF-Branche ihre eigenen Herausforderungen. Obwohl die Technologie zum Recycling von Carbonfaser-Verbundwerkstoffen seit mehreren Jahren existiert und ein Produkt mit mechanischen Eigenschaften nahe an denen von Neuware liefern kann, ist die Composite-Recycling-Industrie noch relativ jung und befindet sich in den frühen Phasen der Marktentwicklung für die Materialien, die sie aus Recyclat herstellt. Mit wachsendem Vertrauen in die Qualität der von Recyclern produzierten Fasern rücken Fragen zu Kosten und Verfügbarkeit in den Vordergrund. Vielleicht die größte Herausforderung für die Branche ist die Sorge um die Versorgungssicherheit der Lieferkette.

„Die Technologien sind tatsächlich vorhanden und existieren schon seit geraumer Zeit, aber die Lieferkette wurde einfach noch nicht validiert“, sagt Andrew Maxey, CEO von Vartega (Golden, Colorado, USA). „Ohne das richtige Zusammenspiel der Teile kann man die beste Technologie der Welt haben, aber man wird kein Material zum Recyceln haben und keine Produkte, in die man es einbauen kann.“

Kommerzielle Anbieter schauen oft zur Luft- und Raumfahrtindustrie als Quelle für Produktionsabfälle und End-of-Life-Material, das als Recyclat dienen soll. Doch obwohl die Menge an Abfall, die die Luft- und Raumfahrtindustrie produziert, in Bezug auf das, was auf Deponien landet, groß ist, waren viele OEMs und Verarbeiter zögerlich, sich auf sie als stetige Quelle für eine Hochvolumen-Produktlinie zu verlassen.

Andererseits werden Fortschritte erzielt. Im Dezember 2018 kündigte Boeing an, dem Carbonfaser-Recycling-Spezialisten ELG Carbon Fibre Ltd. (Coseley, UK) gehärtete und ungehärtete Carbonfaserabfälle zur Verfügung zu stellen, die für den Einsatz in Sekundärprodukten für andere Composite-Fertigungsanwendungen recycelt werden sollen. Die Vereinbarung ist die erste formelle Materiallieferbeziehung zwischen einem Carbonfaser-Recycler und einem großen Flugzeughersteller und scheint ein gutes Vorzeichen für die Branche zu sein.

Es geht nicht nur um Umweltbelange

Das Argument für die Verwendung von rCF geht über Nachhaltigkeit hinaus. Geringere Kosten sind ebenfalls ein Vorteil. So kostet ELG Carbon Fibres rCF beispielsweise etwa 40 % weniger als industrielles Neu-Carbonfaser. Andere kommerzielle Anbieter geben an, dass ihr Material 20 % bis 40 % günstiger ist als Neu-Carbonfaser. Zudem gibt es für viele Anwendungen einen Bedarf an diskontinuierlichen Fasern – was eine Chance darstellt, bei der rCF eine nachhaltigere und wirtschaftlichere Alternative zu Neuware bieten könnte.

„Überall dort, wo die Industrie diskontinuierliche oder gehackte Carbonfaser einsetzt, sollte recycelte [Faser] die erste Überlegung sein“, sagt Maxey. „Wir geben all dieses Geld aus, um Neu-Carbonfaser in kontinuierlichem Format herzustellen … warum nehmen wir sie dann und hacken sie klein, um sie in Thermoplaste einzubringen? Wenn wir bereits ein diskontinuierliches Format in diesen Abfällen haben, ist das meiner Meinung nach das beste Material für diese Formmassen, wo man es ohnehin klein hackt.“

Zudem wurde die Qualität des produzierten rCF in einigen Fällen als gleichwertig mit Neuware nachgewiesen. ELG Carbon Fibre, das Carbonfasern mittels Pyrolyse zurückgewinnt, gibt an, dass seine Fasern typischerweise mindestens 90 % ihrer Zugfestigkeit bei unverändertem Modul beibehalten. Vartega nutzt ein chemisches Recyclingverfahren und behauptet, dass seine Fasern die gleichen mechanischen Eigenschaften wie Neu-Carbonfaser aufweisen. Shocker Composites (Wichita, Kansas, USA) verwendet einen Inline-Solvolyse-Prozess zur Rückgewinnung der Fasern und behauptet hohe Qualität ohne erkennbare Faserschädigung.

 

Recycelte Carbonfaser-Vliesmatte von ELG Carbon Fibre.

CW Foto | Scott Francis

Laut Vamsidhar Patolla, Ph.D.-Student an der Wichita State University und Gründer von Shocker Composites, liegt die Herausforderung darin, die Kosten auf ein Niveau zu senken, das mit anderen Materialien wie Aluminium vergleichbar ist. „Die Verarbeitbarkeit muss der Hochvolumen-Produktionsskala entsprechen“, sagt er. Shocker Composites' Verfahren bietet diesen Vorteil, da es ein Inline-Prozess ist, kein Batch-Prozess. (Erfahren Sie mehr im Artikel „Nachhaltiges, Inline-Recycling von Carbonfaser“.)

Angesichts der jüngsten Verbesserungen in der rCF-Verarbeitung und Fasernqualität in den letzten Jahren haben kommerzielle Anbieter begonnen, ihren Fokus vom Downcycling von rCF in leistungsschwächere Produkte hin zu geeigneten Anwendungen zu verlagern, die von den Eigenschaften des Materials profitieren.

„Wir werden Neu-Faser nie vollständig verdrängen, besonders in der Luft- und Raumfahrt, wo hohe Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen herrschen, aber die Leute beginnen zu verstehen, dass recycelte Faser nicht einfach recycelte Faser mit schwachem Potenzial ist“, sagt Benjamin Andrews, Field Technical Services Engineer bei ELG Carbon Fibre. „Sie hat ihre eigenen Vorteile, die in einigen Anwendungen denen von Neu-Fasern überlegen sind. Drapierfähigkeit und Oberflächenqualität sind beide besser als bei Neu-Faser … das ist nicht nur ein wiederverwendbares Material; das ist ein Material, das seine eigenen Vorteile hat.“

Wie steht es um die Automobilindustrie?

Wenn es um Märkte geht, scheint die Automobilindustrie das größte Potenzial für die Verwendung von rCF zu haben. Die Fähigkeit des Materials, Leichtbau mit guter Oberflächenqualität zu verbinden, macht es zu einer natürlichen Wahl für Karosserieteile, um nicht von verschiedenen Innenraumkomponenten zu sprechen. Kommerzielle Anbieter von rCF blicken seit langem mit angehaltenem Atem auf die Branche und hoffen auf eine breite Einführung, doch ein Wendepunkt ist noch nicht erreicht. Prozesszeit und Kosten bleiben Stolpersteine für die Branche.

Mark Mauhar, CEO von Carbon Conversions (Lake City, South Carolina, USA), argumentiert, dass diese Bedenken angesichts der erzielten Fortschritte etwas als Ausrede dienen, und er ist der Meinung, dass das Haupthindernis für die Einführung in jeden Markt tatsächlich Risikoscheu ist.

„Niemand will der Erste sein, der ein neues Material-Ökosystem einführt“, sagt er. Er betont auch, dass eine großflächige Einführung von rCF in der Automobilindustrie nicht unbedingt wünschenswert ist, da die Einführung durch ein Dutzend großer Automobilplattformen den globalen rCF-Vorrat schnell verbrauchen könnte. Seiner Meinung nach sollte der Ansatz darin bestehen, Nischenprogramme anzusteuern, was wiederum die Lieferkette aus geschäftlicher Sicht robuster macht.

Automobil-Türverkleidung aus Prepreg aus Carbon Conversions' re-Evo MCF.

CW Foto | Scott Francis

„Es lohnt sich, in der Automobilindustrie klug zu wählen, wo man es einsetzt“, sagt er. „Bestimmte Teile an bestimmten Automodellen auswählen, die Sinn ergeben.“

Mauhar hofft, dass die Automobilindustrie der erste große Markt sein wird, der einen nennenswerten Anteil des verfügbaren recycelten Carbonfasers verbraucht. „In den nächsten 24 Monaten werden wir dort erste Bewegungen sehen“, prognostiziert er.

Composites im Allgemeinen arbeiten sich schrittweise in die Automobilindustrie vor, in Form von Teilen wie Batteriekästen, Druckbehältern, Blattfedern und sogar Heckklappensystemen. Es wäre logisch, wenn rCF dieselbe Entwicklung durchläuft.

 

Dieser pressgeformte Automobilboden verwendet Carbon Conversions' re-Evo MCF-Vliesmatte.

CW Foto | Scott Francis

Ein interessantes Beispiel für einen solchen Nischenansatz ist ProDrive Composites (Milton Keynes, UK), Hersteller fortschrittlicher Leichtbau-Composites für Anwendungen von Automobil und Motorsport bis hin zu Luft- und Raumfahrt und Verteidigung. Das Unternehmen arbeitet mit dem Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC, Sheffield, UK) der Universität Sheffield und ELG Carbon Fibre an seinem P2T-Verfahren (Primary To Tertiary), einem neuen Verfahren, das ein reaktives Thermoplast-Harz zur Herstellung recyclebarer Composite-Bauteile verwendet. Ein Kunststoff-Monomer wird in Gegenwart von recycelten Fasern mit einem Katalysator reagiert, um ein ausgehärtetes Laminat außerhalb des Autoklaven herzustellen.

Beispiel eines tertiären Teils, hergestellt mit ProDrives P2T-Verfahren.

CW Foto | Scott Francis

„Wir haben gezeigt, dass recyclebare Composite-Platten mit einer Rate und zu Kosten hergestellt werden können, die für viele Branchen geeignet sind“, sagt John McQuilliam, Chief Engineer bei ProDrive Composites.

Das Unternehmen sagt, P2T ermögliche die dreimalige oder mehrfache Nutzung eines Composite-Materials. Am Ende der Lebensdauer des Primärteils können die Fasern und potenziell das Harz recycelt werden und Rohmaterial für ein thermoplastisches Sekundärteil, wie ein Karosserieteil, liefern. Wenn dieses Teil sein Lebensende erreicht, kann es gehackt und in neue Teile umgeformt werden. (Erfahren Sie mehr im Artikel „P2T-Prozess für Recycling positioniert“.)

Gleichzeitig leitet Vartega ein Projekt des Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation (IACMI, Knoxville, Tennessee, USA), das sich auf die Automobilindustrie konzentriert. Die zweijährige technische Zusammenarbeit soll die Herausforderungen bei der Herstellung konsistenter recycelter Carbonfaser-verstärkter Thermoplaste für Fahrzeug-Leichtbauanwendungen adressieren. Maxey sagt, das Projekt mache Fortschritte hin zu einem robusten Datensatz, der eine vollständige Charakterisierung der Materialien von der Faser-Matrix-Grenzfläche bis zu den Bauteileigenschaften bietet.

Natürlich könnte man bei der Betrachtung der Autoindustrie am besten auf verwandte aufstrebende Technologien setzen. Elektrofahrzeuge, autonome Fahrzeuge und Konnektivitätsaspekte in Autos bringen neue Teile und Anwendungsmöglichkeiten, in denen Composites wahrscheinlich eine große Rolle spielen werden.

Maxey gibt seine Einschätzung, wohin die Autoindustrie steuert: „In den letzten paar Jahren hat sich in der Autoindustrie viel getan, wobei der Fokus von Kraftstoffeffizienz auf andere Prioritäten verschoben wird, je nachdem, was die Vorschriften sind und was die [präsidiale] Administration sagt“, sagt er. „Wir sehen keinen großen Rückzug vom Leichtbau, aber vielleicht entwickelt sich die Motivation dafür weiter. Ich denke, man wird in der Branche den Fokus auf Leichtbau für Mobilitätsanwendungen sehen.“

Kann die Luft- und Raumfahrt den Kreislauf schließen?

Die Luft- und Raumfahrtindustrie erzeugt den meisten Carbonfaserabfall, und kommerzielle rCF-Anbieter schauen oft auf sie als Quelle für Recyclat. Überschüssiges Material, typischerweise ungehärtetes Thermoset-Composite-Prepreg, wird gesammelt und das Harz durch Hitze (Pyrolyse) oder ein chemisches Lösungsmittel (Solvolyse) entfernt, um Fasern zu erhalten, die gemahlen, gehackt oder pelletiert werden.

Da die Branche sich vermehrt thermoplastischen Composites (TPCs) zuwendet, bietet dieses Material neue Recyclingmöglichkeiten. Da thermoplastische Polymere wieder aufgeschmolzen und umgeformt werden können, hat die Luft- und Raumfahrtindustrie mehr Möglichkeiten, einen Teil ihres eigenen Ausschusses in Sekundäranwendungen zurückzuführen und potenziell sowohl Faser als auch Matrix wiederzuverwenden. Thomas de Bruijn, Forscher am Thermoplastic Composites Application Center (TPAC, Enschede, Niederlande) – ein TPC-Forschungszentrum, das neben dem Thermoplastic Research Center (TPRC, Enschede, Niederlande) auf angewandter Forschungsebene arbeitet – verweist auf Bemühungen in der Branche, das Material intern zu recyceln.

„Aus machbarer Sicht macht ein Inhouse-Ansatz für thermoplastische Composites viel mehr Sinn“, sagt er.

Laut de Bruijn ist es wahrscheinlicher, dass Flugzeughersteller intern recyceln, als sich an einen kommerziellen rCF-Anbieter zu wenden. Der Hauptgrund dafür ist Rückverfolgbarkeit. Das Zuordnen von Polymerarten zu einer bestimmten Anwendung wird viel schwieriger, wenn die Lieferung außer Haus verlagert wird.

Johan Meuzelaar, Engineering Stress Specialist bei GKN Fokker (Hoogeveen, Niederlande), denkt, die Antwort liege darin, so viele Anwendungen wie möglich in der eigenen Produktionsumgebung zu finden. „Wenn ich mir die Art der thermoplastischen Komponenten ansehe, die wir aus Neuware herstellen, gibt es viele Teile, die wir recycelt herstellen könnten“, sagt er. „Wir könnten sicherlich einen signifikanten Teil des Abfalls verwenden, den wir erzeugen.“

„Wir haben bereits die Anlagen“, fügt Guillaume Vincent, Thermoplastic Composites Engineer am TPRC, hinzu. Er erklärt, dass internes Recycling in die normalen Prozessketten passt und die meisten Geräte bereits vorhanden sind, was es zum kostengünstigsten Weg macht. „Es fügt sich in Aktivitäten ein, die wir in einer normalen Produktionsumgebung haben.“

 

TPC-Cycle Recycling-Route

Quelle | TPRC, TPAC

De Bruijn, Vincent und Meuzelaar sind am TPC-Cycle-Projekt beteiligt, das von TPAC und TPRC betrieben wird. Das Projekt zielt auf die Wiederverwendung von Produktionsabfällen aus der Verarbeitung thermoplastischer Composites für Luft- und Raumfahrt und Hochvolumenanwendungen ab. Ziel ist es, die hohen mechanischen Eigenschaften thermoplastischer Composites beizubehalten und die Gesamtauswirkungen auf die Umwelt bei erschwinglichen Kosten zu reduzieren. Der TPC-Cycle zeichnet sich durch kurze Zykluszeiten aus und soll die Produktion komplexer Formen ermöglichen.

Demonstrator-Zugangsklappe für Drehflügler, entwickelt mit dem TPC-Cycle-Verfahren.

Quelle | TPRC, TPAC, GKN Fokker

Mehrere industrielle Partner, darunter GKN Fokker, Toray Advanced Composites (Morgan Hill, Kalifornien, USA; Nijverdal, Niederlande), Cato Composite Innovations (Rheden, Niederlande), Dutch Thermoplastic Components (Almere, Niederlande) und Nido RecyclingTechniek (Nijverdal, Niederlande), sind am TPC-Cycle-Projekt beteiligt und vertreten verschiedene Segmente der Wertschöpfungskette von Material, Fertigung, Design und Anwendung.

Laut de Bruijn führt das TPC-Cycle-Projekt nun Kostenanalysen und Lebenszyklusanalysen durch, um zu beweisen, dass der Prozess wirtschaftlich vorteilhaft ist.

Zusätzlich fördern Programme wie das Clean Sky 2 Joint Undertaking (finanziert durch das EU-Programm Horizont 2020) Forschung und Entwicklung, die sich auf das Schließen des Kreislaufs für Luft- und Raumfahrtabfälle konzentriert. OEMs prüfen das Potenzial, recycelten Fabrikabfall für Innenraumteile, Zugangsklappen, kleine Komponenten und sogar Luftrahmenclips und Systemhalterungen zu nutzen.

Dr. Bas Veldman, GKN Fokker Programmmanager für die untere Hälfte eines thermoplastischen Multifunktionalen Rumpf-Demonstrators, fördert dieses Konzept, indem er einen Call for Proposals unter dem Clean Sky 2-Programm für Clips und Halterungen startet. Ein wichtiges Element in der Entwicklung des Demonstrators ist die Reduzierung der Umweltauswirkungen durch die Verwendung von Fabrikabfall für solche Produkte wie Rahmenclips und Halterungen. Der Demonstrator zielt auch darauf ab, Nieten durch Schweißen zu ersetzen, wodurch Material, Energie und Kosten eingespart werden und der Leichtbau gefördert wird.

Laut Meuzelaar untersucht GKN Fokker, wie Recyclingtechnologie Teil des „Rumpf der Zukunft“-Konzepts des Unternehmens werden könnte. Er sagt, das Konzept werde potenziell viele thermoplastische Composites verwenden, was wiederum viel Abfall erzeugen könnte, der für recycelte Halterungen, Fittings und nicht-strukturelle Teile genutzt werden könnte.

„Der Grund für den Blick auf einen thermoplastischen Rumpf sind Kosten, und wir glauben, dass dies eine kosteneffiziente Produktionsmethode ist, die auch Recycling einschließt“, sagt er.

Meuzelaar sagt, das Ziel auf hoher Ebene sei es, erschwinglichere und nachhaltigere Produkte in der Luft- und Raumfahrt herzustellen. Während Fortschritte in Richtung Serienproduktion bei Thermoplasten gemacht werden, wird dies auch Abfall erzeugen (wie leider bei Composites im Allgemeinen der Fall). Aber er glaubt, dass dieser Abfall kommerziell tragfähig sein kann und sagt, dass Low-Shear-Mischen/Pressformen von recycelten Carbonfaser-TPCs Designfreiheit bietet, die traditionelles Laminieren mit kontinuierlichen Fasern nicht ermöglicht. „Man erhält viele zusätzliche Optionen, um sehr interessante nicht-strukturelle Teile wie Paneele, kleine Verkleidungen oder Systemhalterungen herzustellen, die in der Luft- und Raumfahrt tendenziell in Bezug auf verwendete Materialien, Legierungen und Produktionssysteme überdimensioniert sind“, erklärt er.

Er glaubt, die Chance liege hauptsächlich in nicht-strukturellen Teilen mittlerer Größe und Komplexität, die dennoch einen signifikanten Teil der Gesamtkosten der größeren Komponenten ausmachen.

„Wir werden in naher Zukunft keine Flügel aus recyceltem Thermoplast herstellen“, sagt Meuzelaar. „Aber innerhalb des Flügels gibt es Teile, die wir herstellen können, die wirtschaftlichen Sinn ergeben.“

All das gesagt, ist es noch etwas verfrüht, die Auswirkungen thermoplastischer Composites auf die Recyclingindustrie vorherzusagen.

„Der Prozentsatz an Abfall wird wahrscheinlich aufgrund neuer Produktionsmethoden wie Bandablage oder maßgeschneiderte Zuschnitte abnehmen, die wahrscheinlich weniger Abfall produzieren als die aktuellen typischen Nesting- und Stanzumformprozesse“, sagt de Bruijn. „Aber insgesamt denke ich, dass es in den kommenden Jahren und Jahrzehnten mehr thermoplastischen Abfall geben wird.“

Und obwohl dieses Interesse am internen Recycling zunimmt, wird es immer Abfall geben, der nicht nutzbar ist und den Verarbeiter nicht in der Lage oder willens ist, intern zu recyceln. In solchen Fällen könnten diese Materialien von einem Materiallieferanten zurückgewonnen werden. Die Zeit wird zeigen, was die vermehrte Nutzung thermoplastischer Composites für die Lieferkette bedeuten könnte. (Erfahren Sie mehr über das TPC-Cycle-Projekt und die Clean Sky 2-Initiative in „Recycelte thermoplastische Composites für die Produktion“.)

Additive Fertigung

Additive Fertigung ist ein weiterer Bereich, der Potenzial für rCF birgt. Beispielsweise hat Shocker Composites seine recycelte Carbonfaser in 20–40 % verstärkten ABS-Filament compoundiert und die erfolgreiche Verwendung mit Cincinnati Inc.s (Harrison, Ohio, USA) Big Area Additive Manufacturing (BAAM) 3D-Druckverfahren demonstriert.

Zudem gibt Vartega an, seine Carbonfaser-Recyclingtechnologie und Materialentwicklungsexpertise zu nutzen, um Polymer-Rohstoffe für das pulverbettbasierte additive Fertigen (Powder Bed Fusion) voranzutreiben. Das Unternehmen erhielt kürzlich einen Small Business Innovation Research (SBIR) Grant der National Science Foundation (NSF, Alexandria, Virginia, USA), um Forschung und Entwicklung (F&E) in diesem Bereich durchzuführen.

Vartega behauptet auch, ein Verfahren zu entwickeln, das thermoplastische Pulver mit Carbonfaser verstärkt, während sichergestellt wird, dass die Materialien funktionale Teile in Infrarot-Additivsystemen produzieren. Dieser Fortschritt soll digitalen Herstellern ermöglichen, das volle Potenzial neuer pulverbasierter Hardwareplattformen auszuschöpfen, um Teile herzustellen, die ähnlich wie spritzgegossene Materialien bei mittleren Produktionsraten performen.

„Indem wir carbonfaserverstärkte Polymerpulver anbieten, werden Hersteller in Sektoren wie UAVs [unbemannte Luftfahrzeuge] und medizinische Prothetik die Vorteile von schnellem, komplexem und maßgeschneidertem 3D-Druck nutzen können, während sichergestellt ist, dass ihre Materialauswahl die für ihr Produkt erforderliche strukturelle Integrität aufweist“, sagt Alice Havill, Chief Operating Officer bei Vartega.

Weitere Anwendungen

Unterdessen tauchen weiterhin andere Märkte und Anwendungen auf, in denen recycelte Carbonfaser eine Rolle spielen kann.

Dieses konstruktive, kreuzweise verleimte Holz (CLT) kombiniert thermisch modifiziertes Holz mit recycelter Carbonfaser vom Composite Recycling Technology Center.

Quelle | The Composite Recycling Technology Center

Das Composite Recycling Technology Center (CRTC, Port Angeles, Washington, USA) erforscht den Einsatz von recycelter Carbonfaser in einer Vielzahl von Produkten, von Parkbänken über leistungsstarke Sportartikel bis hin zu Composite-Rohren. Das Unternehmen arbeitet mit zurückgewonnenem ungehärtetem Prepreg-Material von Toray Composite Materials America (Tacoma, Washington, USA) sowie rCF von ELG Carbon Fibre.

Dave Walter, CEO des CRTC, verweist auf die Bauindustrie als potenzielles Wachstumsfeld. Das Unternehmen hat kürzlich ein konstruktives, kreuzweise verleimtes Holz (CLT) unter einem patentierten Verfahren entwickelt, das thermisch modifiziertes Holz mit recycelter Carbonfaser kombiniert. Der thermische Modifizierungsprozess entfernt Zucker und Lignin, was Fäulnis- und Termitenresistenz bietet, und dann werden Carbonfaserstreifen zur Festigkeit integriert.

Der CRTC verwendet recycelte Carbonfaser auch, um mit Holzfurnier verbundene Paneele herzustellen. Diese Paneele zeigen die Schönheit von Holz mit einem starken, leichten und flexiblen Substrat für verschiedene Innen- und Außenanwendungen, wie im Bild unten von einer 2019er Installation in der Benaroya Hall in Seattle gezeigt.

Octave 9 Raisbeck Music Center – Benaroya Hall (Seattle, Washington, USA)

Foto | The Composite Recycling Technology Center

Ein Umdenken in der Branche?

Große Veränderungen geschehen oft inkrementell, und die noch junge recycelte Carbonfaser-Industrie schreitet langsam voran. Während Downcycling von rCF fortgesetzt wird, beginnen sich die Wahrnehmungen über das Material zu ändern. Die Faserqualität wurde bewiesen und Prozesse entwickeln sich weiter. Das Bewusstsein für die Notwendigkeit, Carbonfaser zu recyceln, ist hoch, und mehr Akteure steigen ein.

„Die ELG- und Boeing-Ankündigung war ein wirklich großes Ereignis; sie hilft allen, den Ball voranzubringen und die Lieferkettenverbindungen zu beschleunigen“, sagt Maxey.

„Wir sind hier, um zu ermöglichen und die Punkte zu verbinden“, fügt er hinzu und fasst die Branche zusammen. „Wir haben diese ermöglichende Technologie, die in der Mitte der Lieferkette sitzt, aber es geht wirklich darum, den gestrandeten Vermögenswert im Abfallstrom mit einer unerfüllten Nachfrage downstream zu verbinden.“

Die größte Veränderung, so Mark Mauhar von Carbon Conversions, sei, dass Lieferanten nun Teil der Lösung sein wollen. „Vor zwei Jahren bekamen wir mehrere Anrufe pro Woche von Lieferanten, die Abfall loswerden wollten, aber kein Interesse an der Nutzung des Materials hatten“, sagt er. „Jetzt fangen die Leute an, den Worten Taten folgen zu lassen. Erst kürzlich sehen wir endlich, dass potenzielle Kunden von zurückgewonnener Carbonfaser erhebliche Ressourcen in das Schneiden von Formwerkzeugen, den Bau von Prototypen und Mock-ups, die Lösung von Prozessproblemen investieren – alles Aktivitäten, die in Bezug auf die kommerzielle Einführung weit fortgeschritten sind.“

Vielleicht läuft es letztlich auf Geduld hinaus. Detlef Drafz, CEO bei ELG Carbon Fibre, weist darauf hin, dass es hilfreich ist, die Recyclinggeschichte anderer traditioneller Materialien zu betrachten.

„Seit über 50 Jahren recycelt ELG Rohstoffe für die Edelstahlindustrie. Bei Metall ist es akzeptiert, dass man Schrott sogar in Vakuumöfen für Turbinenschaufeln verwendet … es ist akzeptiert, dass recyceltes Metall ein Rohstoff ist, der ordnungsgemäß verarbeitet einfach verwendet werden kann. Das war in der Luft- und Raumfahrtanwendung vor 25 Jahren nicht üblich; jedoch haben wir eine Lieferkette etabliert, um die Garantien zu geben, dass das Material performt. Wir machen dasselbe hier“, sagt er.