Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Im Hinblick auf eine zu entwickelnde zirkulare Wertschöpfung kommt der Weiter- und Nachnutzung von Verbundwerkstoffen aller Art eine zunehmende Bedeutung zu. Dafür ist eine genaue Kenntnis und eine zuverlässige Bewertung von Alterungseffekten durch Umwelt- und Betriebseinflüsse entlang der Nutzungsphase essentiell, damit nach der ersten Nutzung über das weitere Vorgehen – Weiternutzung, Remanufacturing, oder Recycling – entschieden werden kann. Für die Steuerung des Recyclingprozesses selbst, zur Bewertung der erwartbaren Eigenschaften des Rezyklats aber auch zur optimalen Rezyklat-Nutzung sind diese Informationen entscheidend. In diesem Zusammenhang wurden zunächst die Alterung zweier unidirektional kohlenstofffaserverstärkter Polymere mit duroplastischer und thermoplastischer Matrix, wie sie für gewickelte Wasserstoffdrucktanks üblich sind, experimentell charakterisiert. Als Alterungsszenarien wurde der Einfluss höherer Temperaturen und Feuchtegrade sowie eine UV-Bestrahlung mit und ohne zwischengeschalteter Betauung der Verbundwerkstoffe betrachtet. Zu Beginn der Alterung, zu definierten Zeitpunkten während der Alterung und am Ende der Alterung wurden einzelne Proben entnommen und zur Bewertung der Eigenschaftsänderungen mechanisch bis zum Bruch geprüft (Abbildung 1). Alternativ erfolgte eine wiederholte Bestimmung der mechanischen Eigenschaften einzelner Proben mittels Durchschallung mit Ultraschall unter verschiedenen Winkeln. Hierbei lassen sich die elastischen Konstanten vollständig aus den jeweiligen Wellenlaufzeiten zerstörungsfrei bestimmen und so die Entwicklung der Materialdegradation verfolgen.Außerdem wurde im Rahmen früherer Untersuchungen gezeigt, dass unter geeigneten thermo-mechanischen Peeling-Belastungen nahezu unbeschädigte, unidirektionale, faserverstärkte Streifen aus ungealterten Verbundwerkstoffen zurückgewonnen werden können. Es besteht jedoch die Frage, ob dieses Verfahren genauso erfolgreich bei Materialien bei gealterten Materialien einsetzbar ist. In diesem Zusammenhang wurden Peeling-basierte Lagenrückgewinnungsversuche an gealterten Laminaten durchgeführt.
Abstract
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