Fertigungs- und Recyclingstrategien für die Elektromobilität zur stofflichen Verwertung von Leichtbaustrukturen in Faserkunststoffverbund-Hybridbauweise (ReLei)

Problemstellung
Aktuell können Altfahrzeuge zu etwa 85 v. H. wiederverwertet werden, wobei überwiegend Metalle in den Stoffkreislauf zurückgeführt werden. Für die Wiederverwertung von Altkarosserien, die zunehmend aus einer Vielzahl von Leichtbau- und Verbundwerkstoffen bestehen, müssen neuen Recyclingkonzepte und innovative Fertigungstechnologien für die weitest gehende Stoffkreislaufführung auch dieser Materialien entwickelt werden. Im Produktlebenszyklus von Elektrofahrzeugen darf das stoffliche Recycling deshalb nicht mehr nur nachgelagerter Prozess sein, sondern muss zu einem zentralen Bezugspunkt bereits bei der Produkt- und Fertigungsprozessplanung werden.

Projektziele
Ziel des Forschungsprojekts ReLei ist die Entwicklung eines innovativen Fertigungsprozesses für Elektrofahrzeug-Karosseriestrukturen unter Berücksichtigung einer ganzheitlichen Wiederverwertungsstrategie für funktionsintegrative Leichtbaustrukturen. Im Fokus steht dabei die Rückgewinnung von Kohlenstofffasern und Thermoplasten aus Faserverbundkunststoff-Bauteilen und deren Wiederverarbeitung zu Leichtbaustrukturen. Diese sollen aus stabilen Deckschichten von originärem Faserverbundkunststoff und einem Kern aus geschäumtem Faserverbundkunststoff-Rezyklat bestehen.

Vorgehensweise
Dazu ist die Entwicklung eines serientauglichen Verfahrens zur sortenreinen Rückgewinnung von Kohlenstofffasern und Thermoplasten aus Faserverbundkunststoffen erforderlich. Dies soll auf dem Prinzip der elektrohydraulischen Zerkleinerung beruhen, bei dem durch umgewandelte elektrische Energie das Ausgangsmaterial mechanisch zerkleinert wird. Die Innovation besteht in der erstmaligen Anwendung für thermoplastische Faserverbundkunststoffe. Die Verarbeitung dieser Rezyklate zu neuen Leichtbaustrukturen soll mit einem anzupassenden hocheffizienten Schäumformverfahren erfolgen. Dabei soll in einem Schritt die Ausformung der festigkeitsgebenden Bauteil-Deckschichten und des geschäumten Bauteilinneren aus recyceltem Material in einem Formwerkzeug erfolgen. Dazu muss die funktionsgerechte und sichere Verankerung von Einlegeteilen, z. B. metallischen Verbindungselementen, gelöst werden. Als Beispielanwendung wird ein funktionales Bauteil einer Karosserie-Bodengruppe gefertigt.

Ergebnisverwertung
Die prozesstechnischen Ergebnisse werden dem FOREL-Forschungs- und Technologiezentrum verfügbar gemacht und dort zu einer Fertigungssystematik für die ressourceneffiziente Herstellung von Karosserie-Leichtbaustrukturen für Elektromobile zusammengeführt. Die Vorhabenergebnisse tragen wesentlich zur Erfüllung der von der EU-Altfahrzeug-Richtlinie vorgegebenen Wiederverwertungsquote bei. Sie können branchenübergreifend für die Her-stellung von Leichtbau-Tragstrukturen Anwendung finden.

• Böllhoff Verbindungstechnik GmbH
• ElringKlinger AG
• Grimm-Schirp Maschinen- und Werkzeugbau GmbH
• ImpulsTec GmbH
• inpro Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
• REMONDIS Assets & Services GmbH & Co. KG
• Technische Universität Bergakademie Freiberg
• Technische Universität Dresden
• Universität Paderborn