CarboBreak – Voraussetzungen und Mechanismen einer Freisetzung alveolengängiger faserförmiger Carbonfaser Bruchstücke
Ergebnisbericht:
Das Verbundvorhaben CarboBreak war ein BMBF-Forschungsprojekt der Partner Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. (STFI), Chemnitz, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), Berlin, IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH, Dresden und CFK Valley Stade Recycling GmbH & Co. KG, Stade. Das Projekt wurde im Rahmen des Nano-Care4.0-Programms gefördert.
Innovative Fasermaterialien und Faserverbundwerkstoffe wurden in den letzten Jahren immer weiter entwickelt und erfreuen sich in den verschiedensten Anwendungsgebieten und Produkten einer steigenden Nachfrage. Insbesondere bei den Carbonfasern hat sich der globale Bedarf innerhalb dieses Jahrzehnts mehr als verdoppelt.
Voruntersuchungen haben für die Fasern selbst und den aus ihnen hergestellten polymeren Verbundwerkstoffen bei mechanischer Beanspruchung und Bearbeitung teilweise eine ausgeprägte Neigung zum Splitterbruch gezeigt. Die wachsende Bedeutung von Carbonfasern insbesondere für Leichtbau- und Hochleistungsanwendungen erfordert aufgrund der hohen Beständigkeit graphitischer Werkstoffe in biologischen Systemen nicht nur aus der Sicht der Produktentwickler, sondern auch aus Sicht der Arbeits- und Produktsicherheit, ein tiefgehendes Verständnis von Staub- und Faserfreisetzungsprozessen. Dafür bedarf es gemeinschaftlicher übergreifender Anstrengungen unterschiedlicher Disziplinen wie Sicherheitsforschung, Materialwissenschaften und Produktentwicklung.
Ausgehend von der wachsenden Bedeutung von Carbonfasern (CF) insbesondere für Leichtbau- und Hochleistungsanwendungen war das Ziel von CarboBreak, ein tieferes Verständnis des Splitterbruchverhaltens der Fasern zu erlangen sowie die Untersuchung der Freisetzungsprozesse von alveolengängigen Fragmenten aus Carbonfasern und Faserverbundwerkstoffen durchzuführen. Es wurden mögliche Zusammenhänge zwischen physikalischen Eigenschaften der Carbonfasern, der Splitterbruchneigung und der Bildung von alveolengängigen CF-Fragmenten untersucht.
Ein weiterer Schwerpunkt des Projektes war die Durchführung von Arbeitsplatzmessungen nach VDI 3492 und DGUV-Information 213-546. Die Messungen und Probenahmen wurden vor Ort bei den Projektpartnern und in Industriebetrieben umgesetzt, um den Bezug zur Praxis zu gewährleisten. Die Projektarbeiten erstrecken sich über den gesamten Lebenszyklus der Carbonfasern, von der Produktion textiler Halbzeuge über die Herstellung und Verarbeitung von Verbundwerkstoffen bis hin zum Recycling und zur Wiederverwendung. Hauptergebnis des Projekts sind Empfehlungen zu Arbeitsabläufen und zur Personensicherheit sowie die Identifikation idealer bzw. optimierter Prozessparameter bei der Verarbeitung. Die Ergebnisse von CarboBreak liefern grundlegende Beiträge für die Entwicklung von anwendungssicheren Materialinnovationen
- Projekt-Flyer zum Download (PDF, 4 MB [icon type=file-pdf])
- Projekt-Poster (2021) „CarboBreak – Conditions and Mechanisms for releasing Alveolar Fibrous Carbon Fibre Fragments“ (PDF, 816 KB [icon type=file-pdf])
