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DITF: Modular cutting tool recognized with JEC Composites Innovation Award Photo: Leitz
Hermann Finckh (DITF) and Andreas Kisselbach (Leitz GmbH & Co. KG)
16.02.2024

DITF: Modular cutting tool recognized with JEC Composites Innovation Award

Hermann Finckh received the JEC Composites Innovation Award in the category Equipment Machinery & Heavy Industries for the innovation MAXIMUM WEIGHT REDUCTION OF COMPOSITE TOOLS. The research team from the German Institutes of Textile and Fiber Research Denkendorf (DITF) developed a new modular cutting tool for woodworking machines, which was produced and successfully tested by the industrial partner Leitz GmbH & Co. KG.

The extremely lightweight planing tool was made from carbon fiber-reinforced plastics (CFRPs) instead of aluminum using a completely new modular construction principle. As a result, it weighs 50 percent less than conventional tools. It enables significantly higher working speed, which enables a one-and-a-half-fold increase in productivity. The development of the extreme-lightweight principle was performed by numerical simulation and every solution was virtually tested in advance. A patent application has been filed for the concept.

Hermann Finckh received the JEC Composites Innovation Award in the category Equipment Machinery & Heavy Industries for the innovation MAXIMUM WEIGHT REDUCTION OF COMPOSITE TOOLS. The research team from the German Institutes of Textile and Fiber Research Denkendorf (DITF) developed a new modular cutting tool for woodworking machines, which was produced and successfully tested by the industrial partner Leitz GmbH & Co. KG.

The extremely lightweight planing tool was made from carbon fiber-reinforced plastics (CFRPs) instead of aluminum using a completely new modular construction principle. As a result, it weighs 50 percent less than conventional tools. It enables significantly higher working speed, which enables a one-and-a-half-fold increase in productivity. The development of the extreme-lightweight principle was performed by numerical simulation and every solution was virtually tested in advance. A patent application has been filed for the concept.

Long-lived lamellas for reinforcing buildings Image: Pixabay
08.01.2024

Long-lived lamellas for reinforcing buildings

Carbon fiber-reinforced polymer lamellas are an innovative method of reinforcing buildings. There are still many unanswered questions regarding their recycling, however. A research project by Empa's Mechanical Systems Engineering lab is now set to provide answers. Thanks to the support from a foundation, the project could now be launched.

The construction sector is responsible for around 60 percent of Switzerland's annual waste. The industry's efforts to recycle demolition materials are steadily increasing. Nevertheless, there are still end-of-life materials that, for the time being, cannot be reused as recycling would be too time-consuming and expensive. One of these are carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) lamellas.

Carbon fiber-reinforced polymer lamellas are an innovative method of reinforcing buildings. There are still many unanswered questions regarding their recycling, however. A research project by Empa's Mechanical Systems Engineering lab is now set to provide answers. Thanks to the support from a foundation, the project could now be launched.

The construction sector is responsible for around 60 percent of Switzerland's annual waste. The industry's efforts to recycle demolition materials are steadily increasing. Nevertheless, there are still end-of-life materials that, for the time being, cannot be reused as recycling would be too time-consuming and expensive. One of these are carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) lamellas.

Making buildings "live" longer
The reinforcing method developed by Urs Meier, former Empa Director at Dübendorf, has been used in infrastructure construction for 30 years. CFRP lamellas are attached with epoxy adhesive to bridges, parking garages, building walls and ceilings made of concrete or masonry. As a result, the structures can be used for 20 to 30 years longer. The method is increasingly being applied worldwide – mainly because it massively improves the earthquake resistance of masonry buildings.

"By significantly extending the lifespan of buildings and infrastructure, CFRP lamellas make an important contribution to increasing sustainability in the construction sector. However, we need to find a way how we can further use CFRP lamellas after the buildings are being demolished," explains Giovanni Terrasi, Head of the Mechanical Systems Engineering lab at Empa. To achieve this, he wants to develop a method for recycling CFRP lamellas. Convinced by this idea, a foundation supported it with a generous donation. The project officially launched in October.

Gentle separation
First, a mechanical process will be developed to detach the CFRP lamellas from the concrete without damaging them. Initial tests at Empa are encouraging: After the lamellas were separated from the concrete, they still had a strength of 95 percent – even if they had already been used for 30 years.

Then, the demolished CFRP lamellas shall be used to produce reinforcement for prefabricated components. Terrasi's goal: saving thousands of tons of CFRP lamellas from ending up in landfills after the demolition of old concrete structures and reuse them in low-CO2 concrete elements. After completion of the project, Giovanni Terrasi and his team – consisting of Zafeirios Triantafyllidis, Valentin Ott, Mateusz Wyrzykowski and Daniel Völki – want to produce railroad sleepers from recycled concrete, which will be reinforced and prestressed with demolition CFRP lamellas. This would give the "waste-to-be" material a second life in Swiss infrastructure construction.

Source:

Empa

09.09.2022

Neues EU-Projekt für Carbonfaser- und Glasfaserverbundwerkstoffe

Das EU-Projekt „MC4 – Multi-level Circular Process Chain for Carbon and Glass Fibre Composites“ untersucht zirkuläre Ansätze für die Wiederverwendung von Verbundwerkstoffen aus Carbon- und Glasfasern. Es entwickelt Prozesstechnologien und Qualitätssicherungsmethoden, die ein wirtschaftliches Recycling von Carbon- und Glasfaserbauteilen ermöglichen. Die im Fokus stehenden Materialien sind für zahlreiche technische Anwendungen unverzichtbar, bei denen ein geringes Materialgewicht und hohe Performance besonders geschätzt werden. Die europäischen Wertschöpfungsketten für Carbon- und Glasfasern müssen jedoch in zweierlei Hinsicht optimiert werden: in Bezug auf die ökologische und die wirtschaftliche Effizienz.

Das EU-Projekt „MC4 – Multi-level Circular Process Chain for Carbon and Glass Fibre Composites“ untersucht zirkuläre Ansätze für die Wiederverwendung von Verbundwerkstoffen aus Carbon- und Glasfasern. Es entwickelt Prozesstechnologien und Qualitätssicherungsmethoden, die ein wirtschaftliches Recycling von Carbon- und Glasfaserbauteilen ermöglichen. Die im Fokus stehenden Materialien sind für zahlreiche technische Anwendungen unverzichtbar, bei denen ein geringes Materialgewicht und hohe Performance besonders geschätzt werden. Die europäischen Wertschöpfungsketten für Carbon- und Glasfasern müssen jedoch in zweierlei Hinsicht optimiert werden: in Bezug auf die ökologische und die wirtschaftliche Effizienz.

Derzeit gehen bis zu 40 % des Materials im Produktionsprozess als Abfall (z.B. Prepreg-Abfälle im Zuschnitt) verloren und nach einer Lebensdauer von 15 bis 30 Jahren werden 98 % des Materials der Entsorgung zugeführt, ohne Aussicht auf Wiederverwertung. Bei einem jährlichen Verbrauch von etwa 138.000 Tonnen Carbonfasern und 4,5 Millionen Tonnen Glasfaserverbundwerkstoffen sind entsprechende Umweltauswirkungen von hoher Relevanz.
Zusätzlich zu diesen Umweltproblemen muss die derzeitige Wettbewerbsposition Europas in diesen Wertschöpfungsketten verbessert werden, um weniger von ausländischen Quellen abhängig zu sein. 80 % der Herstellung von Carbon- und Glasfasern findet außerhalb Europas statt, und wenn die Herstellung in Europa erfolgt, sind die Technologien häufig von anderen Ländern

MC4 wird sich auf verschiedene Wiederverwendungs- und Recyclingprozesse entlang des Lebenszyklus von Verbundwerkstoffen konzentrieren. Dazu gehören:

  • Chemische Recyclingtechnologien für eine wirtschaftlich effiziente Trennung von Matrix und Carbonfasern
  • Verarbeitungstechnologien für die Wiederverwendung von Prepreg-Abfällen aus dem Produktionsablauf (z.B. beim Zuschnitt)
  • Mechanische Recyclingverfahren für Bauteile aus Glasfaserverbundwerkstoffen zur direkten Wiederverwendung der Materialien in neuen Bauteilen
  • Neue Harze für eine bessere Recycelbarkeit von Glasfaserbauteilen
  • Technologien für die Verarbeitung von recycelten Carbonfasern zur Herstellung von Garnen, Geweben und Vliesstoffen für Verbundbauteile
  • Qualitätssicherungsmethoden zur Charakterisierung von recycelten Glas- und Carbonfasern und der daraus hergestellten neuen Verbundwerkstoffe

Das Konsortium umfasst 15 Partner aus sieben europäischen Ländern. Prozessentwickler, Materialhersteller, Hersteller von Verbundbauteilen sowie Endverbraucher decken die gesamte Wertschöpfungskette ab.

Das STFI bringt in verschiedenen Arbeitspaketen des Projektes seine Kompetenzen im Bereich der Verarbeitung und des Recyclings von Carbonfasern und Carbonfaserverbundbauteilen ein. Neben der Herstellung von Vliesstoffen und deren Prüfung stehen die Anfertigung von Demonstratoren, aber auch entsprechende LCA und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen im Vordergrund.

MC4 wird von der Europäischen Union unter dem Aufruf HORIZON-CL4-2021-RESILIENCE-01-01 im Forschungsrahmenprogramm Horizon Europe finanziert. Die Laufzeit des Projektes ist von April 2022 bis März 2025.

Source:

Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. (STFI)