Inżynierowie z Instytutu Dynamiki Wysokich Prędkości Fraunhofera opracowali technologię, która umożliwia odzyskiwanie ciągłych włókien węglowych z materiałów kompozytowych, bez pogarszania jakości materiału. Zakłada ona wykorzystanie 4 laserów o dużej mocy do lokalnej degradacji matrycy polimerowej w wysokiej temperaturze. Metoda ta oferuje nie tylko korzyści ekologiczne, ale także znaczny potencjał ekonomiczny.
Kompozyty z włókna węglowego są wyjątkowo wytrzymałe, a jednocześnie lekkie, dzięki czemu są preferowanymi materiałami w wielu dziedzinach produkcji. W praktyce przemysłowej dominują kompozyty zbrojone włóknami węglowymi w osnowie termoutwardzalnej, co sprawia, że utylizacja i recykling struktur z CFRP jest bardzo wymagający. O podstawowych metodach recyklingu CFRP pisaliśmy bardziej szczegółowo w artykule Recykling włókna węglowego, z października 2017 roku.
Nowa metoda sprawdza się szczególnie w przypadku recyklingu ciśnieniowych zbiorników na wodór, w których ciągły rowing z włókna węglowego jest nawinięty na rdzeń z tworzywa sztucznego, zapewniając wytrzymałość na wysokie ciśnienie wewnętrzne, dochodzące do 700 bar.
W ramach technologii, przy użyciu wiązki lasera, przeprowadzana jest lokalna piroliza, degradująca materiał osnowy praktycznie bez uszkodzenia samych włókien. Jak przekonuje Mathieu Imbert, kierownik projektu, wyróżnikiem opracowanego procesu jest możliwość jednoczesnego przebiegu pirolizy tworzywa i odwijania włókien zbrojenia.
Duże znaczenie ma praktyczny dobór parametrów procesu. Piroliza materiałów termoutwardzalnych zachodzi w temperaturach od 300 do 600 °C, a powyżej tej granicy zachodzi ryzyko uszkodzenia włókien. Zlokalizowany charakter pirolizy laserowej ułatwia precyzyjną kontrolę temperatury i wymaga zaledwie 25% energii zużywanej w konwencjonalnym procesie.
Technologia była prezentowana na tegorocznych targach w Hanowerze. Z końcem roku jej twórcy planują uruchomienie pierwszych instalacji do recyklingu we współpracy z partnerami przemysłowymi.
emi.fraunhofer.de
