GePart – Entwicklung effizienter Verfahrenstech­nologien innerhalb des geschlossenen Partikelschaum Werkstoffkreis­laufs I Teilvorhaben: Virtuelle und experimentelle Werkstoffcharakterisierung für rEPP und EPP-Partikelschaum

Kürzlich fiel mit der virtuellen Auftaktveranstaltung der offizielle Startschuss für das im Rahmen des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) des BMWi geförderte Projekt GePart.

Ziel des Vorhabens ist es, die Ressourceneffizienz von Partikelschaum aus expandiertem Polypropylen (EPP) über den gesamten Lebenszyklus zu analysieren und zu verbessern. Herausgehobene Schwerpunkte des Projektvorhabens sind:

1. den Werkstoffkreislauf der Partikelschäume durch den Einsatz angepasster Recyclingverfahren und durch Etablierung von Recycling-Technologien und -Strategien industriell zu ermöglichen und nachhaltig zu schließen und

2. durch Anwendung der neuartigen Radio-Frequenz-(RF-)Verfahrenstechnologie die Energieeffizienz der EPP-Verarbeitung signifikant zu steigern.

Um dabei den Werkstoffkreislauf schließen zu können, müssen die aktuell verfügbaren Recyclingverfahren so weiterentwickelt werden, dass rezykliertes Partikelschaum-Altmaterial (End-of-Life) hochwertig aufbereitet wird. Nur so kann es künftig wieder in die Verarbeitungskette eingespeist und für die Herstellung von EPP-Schaumperlen genutzt werden. Notwendige Voraussetzung hierfür ist die detaillierte Aufklärung des Degradationsverhaltens des Werkstoffes entlang seines Lebenszyklus, um entsprechende Prozesse zur Aufbereitung zielgerichtet auslegen zu können. Zudem ergibt sich durch den Einsatz der RF-Technologie aufgrund der spezifischen Art der Energieeinbringung aus dem Inneren heraus ein herausragendes Potential, den Anteil von Recyclingmaterial signifikant um mehr als 50 Prozent zu erhöhen. Begleitet werden diese beiden Schwerpunktthemen von einer umfassenden Materialanalyse zur Bewertung der Werkstoffeigenschaften entlang des gesamten Kreislaufs sowie der Erstellung einer Ökobilanz, auch unter Berücksichtigung mehrerer Recyclingdurchläufe der Werkstoffe.

Das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden verantwortet in diesem breit angelegten Entwicklungsvorhaben schwerpunktmäßig die strukturmechanische Charakterisierung der Partikelschaumstoffe sowie der Ausgangsmaterialien. Andererseits wird eine kombinierte FEM- und datenbasierte Simulationsmethodik entwickelt, um auf der Ebene des Partikelschaumstoffes den Einfluss des Einsatzes von EPP-Rezyklat in Abhängigkeit von den Rezyklatbasisdaten vorauszuberechnen. Auf Basis der experimentellen und simulationsgestützten Erkenntnisse wird eine Auswahl- und Kalibrierungsmethodik für makroskopische Materialmodelle abgeleitet, die letztlich effizient in der Struktursimulation für Bauteile und Komponenten eingesetzt werden können.

Das Vorhaben wird im Rahmen des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) - Programmlinie 2: CO2-Einsparung und CO2-Bindung durch den Einsatz neuer Konstruktionstechniken und Materialien – des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) für drei Jahre bis 2023 gefördert und durch den Projektträger Jülich betreut.

Projektleitung (ILK)

Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude

Projektmitarbeiter (ILK)

• Dr.-Ing. Bernd Grüber
• Dipl.-Ing. Gina Preiß
• Dr.-Ing. Michael Stegelmann

Weitere Projektpartner:

• Kaneka Belgium NV
• Kurtz GmbH
• Neue Materialien Bayreuth GmbH
• R.PLAST Kunststoffaufbereitungs- und Handels-GmbH
• RUCH NOVAPLAST GmbH (Konsortialführer)
• T.Michel Formenbau GmbH & Co KG
• Volkswagen AG