Mit einem neu entwickelten Recyclingprozess lässt sich das Faserverbundmaterial gebrauchter Drucktanks in einem Ablöseprozess zurückgewinnen und für neue Leichtbauprodukte wiederverwerten. Dabei bleiben über 90 % der mechanischen Eigenschaften erhalten.
Seit Wasserstoff als Energiespeicher der Zukunft gilt, zieht dies zwangsläufig die Frage der sicheren Aufbewahrung des geruchlosen Gases nach sich. Wasserstoff für mobile Anwendungen, zum Beispiel im Automobil, kann in stabilen Druckbehältern aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen aufbewahrt werden. Diese Drucktanks müssen hochbelastbar und zugleich leicht und korrosionsbeständig sein, damit sie sich für die Elektromobilität eignen. Im Zuge der Energiewende ist die Nachfrage nach hochwertigen Wasserstoffbehältern gestiegen. Grundsätzlich lassen sich jedoch auch andere Flüssigkeiten oder Gase in faserverstärkten Drucktanks speichern.
Recyceltes thermoplastisches Carbonfaser verstärktes UD-Tape. (Foto: Fraunhofer IPT)
Kohlenstoffaserverstärkte Tapes zum Recycling abwickeln
Gefertigt werden solche Drucktanks in einem laserunterstützten Tapewickelverfahren: Bei diesem Produktionsprozess wird thermoplastisches glas- oder kohlenfaserverstärktes Tape über einen Basiskörper aus Kunststoff, den sogenannten Liner, gewickelt. Das unidirektionale (UD) Tape, das den Drucktank umspannt, lässt sich im konventionellen Lebenszyklus des Drucktanks nicht weiterverwenden und findet sein Ende im Sondermüll.
Der Recyclingprozess, der im Projekt Tankcycling am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen, entwickelt wurde, ermöglicht es, das UD-Tape in einem Abwickelverfahren wieder vom Liner zu entfernen. So kann es für weitere Produkte, die ebenfalls im Tapewickelprozess hergestellt werden, erneut verwendet werden. Die Forscher haben einen Anlagenprototyp mit verschiedenen Modulen entwickelt, die das Tape im Abwickelprozess durchläuft, bevor es am Ende auf eine Spule aufgewickelt wird.
Recycling im Miniformat
In nachgelagerten Tests überprüften die Wissenschaftler die mechanische Belastbarkeit des recycelten Materials und des Originalmaterials. Hier zeigte sich, dass der Recyclingprozess die Qualität des Materials kaum vermindert hatte. Lediglich fünf bis zehn Prozent hatte das recycelte Material an mechanischer Qualität gegenüber dem nicht-recycelten Material eingebüßt. Dies ergaben zerstörende Normtests. Auf Basis dieser Erkenntnisse konnten die Forschenden die Anforderungen an den Recyclingprozess definieren und ein Tank-Recycling-Modul entwickeln.
Dieses Modul stellt eine Weiterentwicklung des Recyclingprozesses dar, der an einem stationären Prüfstand entwickelt wurde. In seinem miniaturisierten Format lässt sich das Tank-Recycling-Modul an einem Roboterarm befestigen. So lassen sich Drucktanks mit ihrer komplexen dreidimensionalen Geometrie vollständig wiederverwerten. Zudem kann der Recyclingprozess und das anschließende Aufwickeln des Tapes in diesem Aufbau automatisiert durchlaufen werden.
