Nachhaltige Kreislaufwirtschaft für Kunststoff- und CFK-Bauteile:Kick-off für das BMBF-Projekt »CirProTech« an der OHLF

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 Anfang März hat die dritte Förderperiode des vom Bundesministerium für
Bildung und Forschung BMBF geförderten Forschungscampus Open Hybrid
LabFactory (OHLF) begonnen. Gemeinsam mit Volkswagen, der Technischen
Universität Braunschweig, dem Fraunhofer-Zentrum Circular Economy für
Mobilität CCEM, der Ostfalia Hochschule und 35 weiteren Partnern werden an
der OHLF im Rahmen dieser Förderphase praxisnahe und effiziente Lösungen
für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in der Automobilbranche
entwickelt.

Das BMBF stellt dafür ein Fördervolumen von zehn Millionen Euro bereit,
das sich auf drei wesentliche Forschungsprojekte und einen Zeitraum von
fünf Jahren erstreckt. Ein zentraler Bestandteil dieser Initiative ist das
Projekt »CirProTech«, dessen Kick-off-Treffen Ende März in Wolfsburg
stattfand.

Erfolgreicher Auftakt für »CirProTech«

Zum Kick-Off-Treffen des BMBF-Projekts »CirProTech« kamen Vertreterinnen
und Vertreter der acht Industriepartner und der drei Forschungsinstitute
zusammen. Nach einer Vorstellung der beteiligten Partner und ihrer
Zielsetzungen besichtigten die rund 30 Teilnehmenden das Technikum der
OHLF.

Dabei erhielten sie Einblicke in die Infrastruktur und technischen
und analytischen Möglichkeiten, die für die Entwicklung der
Recyclingverfahren und Qualifizierung von aus Rezyklat hergestellten
Bauteilen zur Verfügung stehen. In anschließenden Workshops wurden erste
Demonstratoren für das Closed-Loop Recycling von Kunststoff- und CFK-
Bauteilen in der Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie
identifiziert. Parallel dazu wurden Anforderungen an Materialien und
Prozesse sowie die Analytik erarbeitet, die als Grundlage für die
Entwicklung dienen. »Das Kick-Off-Treffen war ein wichtiger erster
Schritt, um ein gemeinsames Verständnis für die Herausforderungen und
Potenziale des Projekts zu schaffen«, betont Projektkoordinator Dr.
Michael Thomas, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Schicht- und
Oberflächentechnik IST und Leiter des Fraunhofer CCEM. »Die intensive
Zusammenarbeit aller Partner legt den Grundstein für innovative und
praxistaugliche Lösungen von der Erschließung und Qualifizierung der
Materialien, den Recyclingprozessen bis hin zur Verwendung der recycelten
Materialien.«

Nächste Schritte: Bewertung und Entwicklung nachhaltiger Prozesse

Auf Basis der ersten Workshop-Ergebnisse werden nun verschiedene
potenzielle Kunststoff- und CFK-Bauteile als Materialquelle ausgewählt,
entsprechende Recyclingpfade untersucht, analysiert und bewertet sowie
erste Muster hergestellt. Dabei entsteht ein Anforderungskatalog, der die
technischen Spezifikationen für Bauteile und Komponenten nach dem
jeweiligen Recyclingzyklus festlegt.  Um die ökologische und
wirtschaftliche Nachhaltigkeit zu gewährleisten, werden zudem umfangreiche
Anlagen- und Materialdaten erfasst, die in Datenmodellen zusammengeführt
werden. »Unser Ziel ist es, nachhaltige zirkuläre Prozesse entlang des
gesamten Lebenszyklus von Kunststoff- und CFK-Bauteilen zu entwickeln, die
nicht nur ökologisch, sondern auch wirtschaftlich tragfähig sind«, fasst
Thomas zusammen.

Über das Projekt »CirProTech«

Ziel des Projekts »CirProTech« ist es, technologische Lösungen für
geschlossene Wiederverwendungsprozesse, sogenannten »Closed-Loops« von
Bauteilen aus Kunststoffen und kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen
(CFK) zu entwickeln.

Dabei stehen zwei Anwendungsfälle im Fokus: das Recycling von Kunststoffen
für den Bau neuer Automobilbauteile und das Recycling von CFK-Strukturen
für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt. Eine besondere Herausforderung
besteht in der Trennung von Materialien, die häufig verklebt, verpresst
oder mit anderen Stoffen verschmolzen sind. Durch die Entwicklung neuer
Verfahren soll es möglich werden, hochwertige Recyclingmaterialien zu
gewinnen, die sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch eine tragfähige
Alternative zu Primärmaterialien bieten. Durch die Umstellung auf
geschlossene Produktionsprozesse, können Unternehmen nicht nur ihre
Rohstoffverbräuche und CO₂-Emissionen reduzieren, sondern auch neue
wirtschaftliche Chancen nutzen. Das Projekt »CirProTech« leistet somit
einen wichtigen Beitrag zur Transformation hin zu einer nachhaltigen
ressourcenschonenden Industrie.

Die erfolgreiche Umsetzung des Projekts basiert auf der engen
Zusammenarbeit aller 11 Partner, die jeweils eigene Schwerpunkte und Ziele
verfolgen. Im Folgenden werden die spezifischen Projektziele der
beteiligten Partner dargestellt:

Das Fraunhofer IST arbeitet an der Entwicklung und Untersuchung eines
energieeffizienten Verfahrens zur Mikrowellenpyrolyse für das Recycling
von CFK-Bauteilen unter optimaler Erhaltung der mechanischen
Fasereigenschaften. Des Weiteren untersucht das Fraunhofer IST effiziente
Entlackungstechniken für Kunststoffbauteile basierend auf Laser- und
Blitzlichtbestrahlung. Über Oberflächenfunktionalisierungen mittels Plasma
soll eine haftfeste Beschichtung neuer Bauteile aus Rezyklat ermöglicht
werden.

Das Ziel der TU Braunschweig ist es, durch die Entwicklung und Anwendung
datenbasierter Methoden und innovativer Detektion- und
Bewertungstechnologien ein umfassendes Verständnis der
Recyclingprozessketten von Kunststoffen und Faserkunststoffverbunden zu
erlangen, um deren ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit im Rahmen
einer ganzheitlichen Kreislaufwirtschaft zu bewerten und zu verbessern.

Das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der TU
Braunschweig ist verantwortlich für die Bewertung und Verarbeitung von
thermoplastischen Kunststoffen und Rezyklaten für eine nachhaltige,
datenbasierte Kreislaufwirtschaft. Dabei soll insbesondere auf die
ökologische Nachhaltigkeit der Produktion eingegangen werden.

Ziel des Instituts für Füge- und Schweißtechnik ifs der TU Braunschweig
ist die Weiterentwicklung und Integration innovativer Detektions- und
Bewertungsmethoden zur ganzheitlichen Analyse und Optimierung von
Kunststoffbauteilen, um deren Qualität und Eignung für Recyclingprozesse
sowie nachfolgende Fertigungsschritte sicherzustellen.

Volkswagen beschäftigt sich mit der Steigerung der Effizienz beim Closed-
Loop Recycling von Kunststoffen durch verbesserte Trenn-, Sortier- und
Recyclingverfahren sowie optimierte Produktgestaltung. Dies ist
entscheidend, um sowohl die aktuellen und künftigen gesetzlichen Vorgaben,
wie die Recyclingquote von 30 % und den Einsatz von PCR-Materialien, zu
erreichen, als auch die internen Nachhaltigkeitsziele umzusetzen.

Die Schwerpunkte der Arbeiten der Tailorlux GmbH sind die Entwicklung und
Implementierung fortschrittlicher Detektions- und Markierungsmethoden zur
Qualitätssicherung von Rezyklaten, die durch die Erkennung chemometrischer
Merkmale und den Einsatz chemischer Marker in automatisierten
Recyclingprozessen branchenübergreifende Standards etablieren. Dadurch
ergibt sich die Möglichkeit auf dem Feld der Materialerkennung auch ohne
Marker eine NIR-Messung durch VIS-Daten sinnvoll erweitern kann, um zum
Beispiel bestimmte Additive zu erkennen.

Die RTT System GmbH arbeitet an der Entwicklung und Standardisierung eines
automatisierten Systems zur präzisen Kunststoffdetektion und -bewertung,
das durch den Einsatz innovativer Sensoren die Effizienz und Genauigkeit
einer Materialanalyse erhöht. Dazu entwickelt RTT eine Messzelle, die die
Oberfläche des Objekts nach bestmöglichen Analysepunkten abtastet und
somit eine differenzierter Analyse sowie eine nachgelagerte Sortierung der
Objekte ermöglicht.

Das Ziel der INVENT GmbH ist die Erforschung der Herstellungsverfahren von
CFK-Bauteilen wie Tanks oder Rohren aus recycelten Kohlenstoff-Fasern mit
anwendungsrelevanten Eigenschaften. Dafür wird ein Handlungsleitfaden
erarbeitet, in welchem wesentliche Aspekte beispielsweise Designaspekte,
Prozessanforderungen, Materialeigenschaften und Recyclingfähigkeit für die
Realisierung von Bauteilen aus recycelten Fasern erfasst werden.

Die Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH ist für die industrielle
Mikrowellentechnologie verantwortlich, die im Forschungsprojekt CirProTech
eingesetzt wird. Dadurch soll der Einsatzbereich von Mikrowellentechnik im
industriellen Umfeld und zur Ausweitung des Produktportfolios auf
Recyclingsysteme deutlich erweitert werden.

Die SBS Sondermaschinen GmbH übernimmt die Entwicklung einer
Versuchsanlage zur automatisierten Faserrückgewinnung. Das Verfahren soll
für gewickelte CFK-Bauteile verwendet werden, zum Beispiel für Tanks oder
Rohre. Teilziele sind Systemintegration der Mikrowellenpyrolyse und in-
situ-Analytik rückgewonnener Fasern. Mit dem erworbenen Spezialwissen
lassen sich Systeme zur Anwendung der neuen Technologie systematisch
dimensionieren, wissenschaftlich untersuchen und zu neuen Produkten
weiterentwickeln.

Die POLYTEC Plastics GmbH & Co. KG ist ein führender Entwickler und
Hersteller hochwertiger Kunststofflösungen. Das Unternehmen bietet
innovative Produkte für verschiedene Branchen, darunter Automobil,
Nutzfahrzeuge und neue Mobilitätskonzepte. Polytecs Projektziel ist die
Weiterentwicklung von Kunststoffbauteilen aus Rezyklaten mit hohem Closed-
Loop-Anteil an einem Demonstratorbauteil, um die Projektergebnisse auf
andere nachhaltige werkstoff- und bauteilbezogene Fragestellungen zu
übertragen.

DOMO Engineering Plastics Europe S.p.A. Germany arbeitet an der
Herstellung und Qualifizierung von hochwertigen Polymerrezyklaten aus PCR-
Materialien und Closed-Loop-Materialien für Mono- und
Multimaterialbauteile aus dem Automobilsektor. Auf die bei DOMO bereits
etablierten Produkte kann eine Übertragung der Projektergebnisse erfolgen
und somit langfristig die Nachhaltigkeitsstrategie von DOMO unterstützen.
Das Ziel von DOMO ist, hochwertige Produkte mit PCR-Anteil zu entwickeln,
um ihren Kunden Lösungen anzubieten, damit die gesteckten
Nachhaltigkeitsziele und Vorgaben erreicht werden können.