Startseite·Forschung & Entwicklung·Kompetenzfelder·Materialkreisläufe

Materialkreisläufe

Die Forschungsgruppe konzentriert sich auf grundlegende Fragen im Zusammenhang mit der Verwendung von Materialien in einem geschlossenen Kohlenstoffkreislauf. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen wie Naturfasern oder Biopolymeren aus erneuerbaren Quellen. Der zweite Schwerpunkt liegt auf dem Recycling von Werkstoffen und Bauteilen aus Verbundwerkstoffen, insbesondere solchen mit Kohlenstofffasern, da dies ein weiterer wichtiger Aspekt für die optimale Nutzung von Rohstoffen ist.

Themenübergreifend stehen die thermische Beständigkeit und die Oberflächeneigenschaften für eine bestmögliche Faser-Matrix-Bindung und einen leistungsfähigen Einsatz im Vordergrund. Natürlich vorkommende Strukturen in Naturfasern können, wenn sie gezielt eingesetzt werden, einen Mehrwert durch zusätzliche Funktionalität bieten. Dies grundlegend zu verstehen, ist ebenfalls Gegenstand der Forschung im Kompetenzfeld.

Schematische Darstellung des kurz- und langfristigen Kohlenstoff-Kreislaufs

Dr.

Barbara Güttler

Kompetenzfeldleiterin Materialkreisläufe

Spezielle Expertise: Biocomposites, Kohlenstofffaserrecycling, Materialanalytik, Methodenentwicklung, Bioökonomie

Spezielle Leistungsmerkmale

  • Moderne Prüfanlagen mit verschiedenen Kopplungen von werkstofflichen Eigenschaften z.B.:
  • Thermische Degradation in kontrollierter Umgebung
  • Schmelz- und Kristallisationsverhalten sowie Aushärteverhalten von Polymeren
  • Thermische Ausdehnung und Schrumpfung
  • Hochauflösende Strukturanalyse inkl. Bestimmung der Faserorientierung und des Hohlraumgehalts
  • Schädigungsanalyse und Untersuchung von Verunreinigungen
  • Oberflächenenergieanalyse und Benetzungsverhalten
Branchen Anwendungen (Beispiele)
Luftfahrt und Raumfahrt Sekundärstrukturen
Automobilindustrie Strukturbauteile & Sekundärstrukturen
Maschinenbau Polymere Gleitlager und komplexe Bauteile
Baugewerbe Faserverstärkter Beton

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Werkstoffe

  • Polymere, Fasern und Additive aus nachwachsenden Rohstoffen
  • Recycelte Fasern und Polymere
  • Werkstoffe aus ihrer End-of-Life Phase

Typische Fragen

  • Wie können End-of-Life Komponenten in gleichbleibender Qualität in neuen hochwertige Anwendungen eingesetzt werden?
  • Wo können nachhaltige Materialien in Verbundwerkstoffen optimal eingesetzt werden und einen Mehrwert schaffen?
  • Wie wirken sie Eigenschaften von Naturfasern auf das Verhalten von Verbundwerkstoffen aus?

Projekte im Kompetenzfeld Materialkreisläufe

Eigenschaften von Naturfasern

Entwicklung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffsystemen mit höchster Lastwechselfestigkeit für den Einsatz in ultraschnell drehenden Schwungrädern.

Halocycles

Nachhaltige Kreisläufe für PFAS durch Elektrochemie

Neben der Wiederverwertung wertvoller Werkstoffe nach der Nutzungszeit eines Flugzeugs kann auch die Aufbereitung von Produktionsabfällen bei der Fertigung von Bauteilen einen Beitrag zur Schonung der Umwelt und zur Kostenreduktion leisten.

Recycling von CFK mit thermoplastischer Matrix

Neben der Wiederverwertung wertvoller Werkstoffe nach der Nutzungszeit eines Flugzeugs kann auch die Aufbereitung von Produktionsabfällen bei der Fertigung von Bauteilen einen Beitrag zur Schonung der Umwelt und zur Kostenreduktion leisten.

Simultane FTIR-Rheologie-Messungen

Neben der Wiederverwertung wertvoller Werkstoffe nach der Nutzungszeit eines Flugzeugs kann auch die Aufbereitung von Produktionsabfällen bei der Fertigung von Bauteilen einen Beitrag zur Schonung der Umwelt und zur Kostenreduktion leisten.

Strukturaufklärung mit Röntgenmikroskopie

Neben der Wiederverwertung wertvoller Werkstoffe nach der Nutzungszeit eines Flugzeugs kann auch die Aufbereitung von Produktionsabfällen bei der Fertigung von Bauteilen einen Beitrag zur Schonung der Umwelt und zur Kostenreduktion leisten.

Verbundwerkstoffe und Nachhaltigkeit

Ziel dieses DFG-Projektes ist es, den Einsatz von Stapelfasergarnen aus rezyklierten Kohlenstofffasern (rCF-SF) zur Herstellung von Organoblechen und deren Verhalten im Thermoformverfahren zu qualifizieren.

Waste2BioComp

Neue biobasierte PES für biologisch abbaubare Textilien-, Verpackungen und Schuhe

Neben der Wiederverwertung wertvoller Werkstoffe nach der Nutzungszeit eines Flugzeugs kann auch die Aufbereitung von Produktionsabfällen bei der Fertigung von Bauteilen einen Beitrag zur Schonung der Umwelt und zur Kostenreduktion leisten.

Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld

  • Dollhofer, J.

    Bruchmechanische Charakterisierung der Adhäsion an Polymer/Glas-Grenzflächen

  • Taipalus, R.

    Elektrische und mechanische Eigenschaften von unverstärkten, glas- und kohlenstofffaserverstärkten elektrisch leitfähigen Thermoplasten

    Externe Veröffentlichungen "Materialkreisläufe"

    Effect of crystallinity and morphology on the mechanical properties of CF/PEKK composites manufactured under compression moulding and automated tape placement
    https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.106442

     

     

    Evaluation of recycled carbon fibre/epoxy composites: Thermal degradation behaviour of pyrolysed and virgin carbon fibres using thermogravimetric analysis

    https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.03.003

    Why should I care about carbon and circular production?

    https://www.dwih-newyork.org/en/event/2022-03_circular_production/

    ← Ermüdung & Lebensdaueranalyse
    ↰ Kompetenzfelder
    Mechanische Charakterisierung & Modellierung →