Recycelte Carbonfaser (rCF): Werkstoff aus dem Kreislauf

Carbonfaser ist teuer und energieintensiv in der Herstellung. Genau deshalb lohnt es sich, sie zurückzugewinnen, statt sie zu verbrennen oder zu deponieren. Das Ergebnis heißt rCF – recycelte Carbonfaser (englisch „recycled carbon fibre“). Sie stammt aus Produktionsabfall und ausgedienten Bauteilen, behält erstaunlich viel von ihrer ursprünglichen Festigkeit – kommt aber meist nur noch als kurze, ungeordnete Faser zurück. Was das für die Praxis bedeutet und wie sich ihre Qualität nachweisen lässt, klärt dieser Beitrag. Wie die Fasern technisch herausgelöst werden, behandelt das Dossier zu den Composite-Recycling-Verfahren.

Woher rCF kommt – und in welcher Form sie ankommt

Rohstoff für rCF sind zwei Ströme: trockener Verschnitt und Reste aus der CFK-Produktion sowie ganze Bauteile am Lebensende (End-of-Life), etwa aus Auto, Flugzeug oder Windrad. Daraus gewinnen vor allem zwei Verfahren die Faser zurück. Die Pyrolyse zersetzt das Harz thermisch (Richtwert: meist im Bereich rund 450–600 °C, häufig mit anschließendem Oxidationsschritt zum Entfernen von Restkohlenstoff; im Zweifel Datenblatt/Norm). Die Solvolyse löst es chemisch bei milderen Temperaturen heraus und schont die Faser stärker. Übrig bleibt die nackte Faser – aber nicht mehr als endloses Gewebe, sondern als loses, wirres Fasermaterial.

Auf dem Markt erscheint rCF deshalb in drei typischen Lieferformen:

• Schnittfaser (chopped): auf definierte Längen geschnitten, oft im Bereich von wenigen Millimetern bis einigen Zentimetern (Richtwert; im Zweifel Datenblatt). Sie wird in Pressmassen und Spritzguss eingearbeitet.
• Mahlgut (milled): sehr kurz gemahlene Faser (Größenordnung Bruchteile eines Millimeters, häufig rund 0,1 mm). Dient meist als verstärkender Füllstoff, etwa in Compounds, Beschichtungen oder Pasten.
• rCF-Vlies / Non-woven: zu einer flächigen Matte verarbeitete Faser. Hier liegen die Fasern flach, aber ungeordnet bis halbgeordnet – ein Kompromiss zwischen loser Faser und richtigem Gewebe.

Eigenschaften: Festigkeit bleibt, Endlos-Charakter geht verloren

Die gute Nachricht zuerst: Die einzelne Faser verliert beim Recycling wenig. Pyrolyse-rCF behält als Richtwert rund 85–95 Prozent der Zugfestigkeit der Neufaser, und der Zugmodul (die Steifigkeit der Faser) bleibt nahezu vollständig erhalten – die Steifigkeit hängt am inneren Graphitgitter, das die Recyclingtemperaturen kaum verändert (Richtwert; im Zweifel Datenblatt/Norm).

Die schlechte Nachricht: Verloren geht die Ordnung. Aus einem Endlosgewebe lässt sich nach dem Recycling kein Endlosgewebe mehr machen – die Fasern sind kurz und liegen wirr. Damit fehlen rCF-Bauteilen die vollen Struktureigenschaften, die endlose, gerichtete Fasern liefern. Kraft wird im Verbund über die Faserlänge übertragen; kurze, ungerichtete Fasern übertragen weniger und nicht gezielt in eine Richtung. Die Fasern wieder auszurichten ist technisch aufwendig. Es gelingt teilweise: Forschende der DITF erreichten mit hochorientierten Tapes aus rCF rund 88 Prozent der Zugfestigkeit und des Zugmoduls eines vergleichbaren Neufaserprodukts (Richtwert) – das ist die Spitze des Machbaren, nicht der Normalfall.

Wo rCF heute eingesetzt wird

Weil die Faser stark, aber kurz und ungeordnet ist, liegt der Einsatz dort, wo es auf Gewicht, Steifigkeit und Funktion ankommt – nicht auf maximale, gerichtete Tragkraft. Typisch sind faserverstärkte Pressmassen: SMC (Sheet Moulding Compound, flächige Pressmasse) und BMC (Bulk Moulding Compound, knetbare Pressmasse) sowie Spritzguss-Compounds mit eingearbeiteter Schnittfaser. Hersteller wie carboNXT bieten solche rCF-SMC, -BMC und -Compounds als Serienprodukte an, etwa für Interieurbereiche in Auto und Flugzeug sowie für die Bau- und Elektroindustrie. Solche Teile gelten als semistrukturell – sie tragen mit, sind aber keine hochbelasteten Primärstrukturen. rCF-Vliese dienen zudem als Verstärkungslagen, die per RTM oder Nasspressen mit Harz getränkt werden.

Qualität nachweisen: Messen schon beim Abwickeln

Dass rCF meist in Pressmassen und Vliesen landet, liegt nicht nur an der Faserlänge, sondern auch an fehlenden Daten. Die Eigenschaften der Recyclingfaser hängen stark von der ursprünglichen Faser ab, ihre Länge schwankt, und woher die Faser in einem Altteil stammt, lässt sich oft nicht mehr zurückverfolgen. Ein Übersichtsbericht des britischen Messtechnik-Instituts National Physical Laboratory (NPL) aus dem Jahr 2023 gibt den Befund eines französischen Forschungsprojekts wieder: Für Strukturbauteile im Flugzeugbau scheide Recyclingfaser aus, weil Rückverfolgbarkeit fehle und die Fasern uneinheitlich seien – mit Folgen für die Zulassung. Eigene Prüfnormen für die mechanischen Eigenschaften von Recyclingfaser gab es nach demselben Bericht damals nicht.

Eine Ausnahme von der kurzen Faser sind gewickelte Bauteile wie Drucktanks. 2022 lösten das National Composites Centre (NCC) in Bristol und die britischen Firmen B&M Longworth und Cygnet Texkimp die Matrix eines ausgedienten Drucktanks mit dem DEECOM-Verfahren heraus: Überhitzter Dampf dringt unter Druck in feinste Risse des Harzes ein und kondensiert dort; beim Entspannen verdampft er wieder und sprengt das Polymer auf, und dieser Druckwechsel wird wiederholt, bis die Faser frei ist. Weil die Faser dabei nach Angaben des NCC unbeschädigt und in beliebiger Länge erhalten bleibt, ließen sich die Faserbündel als Endlosfaser abwickeln und zu einem neuen Druckbehälter wickeln.

Für solche Endlosfaser hat das NCC im britischen Programm CEAMS (Centre of Expertise in Advanced Materials and Sustainability) gemeinsam mit Cygnet Texkimp und weiteren Partnern eine Inline-Prüfung entwickelt, also eine Prüfung der Faserbündel im laufenden Materialfluss. Nach Angaben des Konsortiums lassen sich damit Materialpässe für einzelne Spulen erstellen, die Lieferform und Leistungskennwerte der Faser beschreiben. Das NPL zeigte im selben Programm mit Raman-Spektroskopie – einem Verfahren, das aus dem gestreuten Licht eines Lasers die Struktur des Kohlenstoffs abliest –, dass sich Struktureigenschaften der Faser schon beim Abwickeln aus dem Bauteil messen lassen; wird die Faser gedehnt, lässt sich auch ihr Elastizitätsmodul bestimmen. Dazu untersuchte das Institut Messverfahren für thermische und elektrische Eigenschaften, die es für den Vergleich mit Neufaser und für die Vermarktung als entscheidend einstuft.

Mit der zurückgewonnenen Endlosfaser hat das Konsortium Verfahren erprobt, die durchgehende Faserbündel brauchen: Weben in 2D und 3D, unter anderem am britischen Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC), Tailored Fibre Placement – das Aufsticken von Faserbündeln entlang vorgegebener Bahnen –, Flechten, Wickeln und 3D-Druck. Für den Demonstrator einer Wartungsklappe aus dem Flugzeugbau spulte das NCC die zurückgewonnenen Faserbündel auf produktionsfähige Spulen um, der Hersteller SHD Composites verarbeitete sie zu Prepreg. Die Kennwertprüfung bei SHD ergab einen gleichwertigen Faservolumengehalt und eine gleichwertige Steifigkeit wie bei Neufaser-Prepreg, das mit denselben Parametern hergestellt wurde. Zahlen zur Festigkeit veröffentlicht das Konsortium nicht, es spricht allgemein von vergleichbarer Verarbeitbarkeit und Festigkeit – und ein Demonstrator ist kein zugelassenes Bauteil.

Für den Nachweis gibt es inzwischen auch Normen. ISO 19350:2025 beschreibt, wie an recycelter Carbonfaser die Verteilung der Zugfestigkeit und die Grenzflächenscherfestigkeit – ein Maß dafür, wie gut Faser und Harz aneinander haften – gleichzeitig bestimmt werden, und zwar im modifizierten Fragmentierungsversuch an einem einzelnen, in Harz eingebetteten Filament. ISO 19374:2026 legt ein Bezeichnungssystem fest, das Recyclingfasern nach Stufen von Zugmodul und Zugfestigkeit unterscheidet und als Grundlage für Spezifikationen dienen kann. Wie sehr Qualität zur Infrastrukturfrage wird, zeigt auch Südkorea: Die Provinz Jeonbuk (Nord-Jeolla) baut von 2026 bis 2028 Anlagen auf, die rCF aus Flugzeug- und Rotorblattabfällen sowie aus Produktionsresten zu Trocken- und Nassvliesen, Halbzeugen und Bauteilen verarbeiten; eine KI-gestützte Qualitätsvorhersage aus Prozessdaten und eigene Fertigungs- und Prüftechnik sollen die Qualitätsschwankungen der Recyclingfaser verringern.

Nachhaltigkeit, Energie und Kosten

Der Umweltvorteil ist der eigentliche Treiber. rCF-Herstellung benötigt als Richtwert nur etwa 5–10 Prozent der Energie der Neufaserproduktion. Entsprechend sinkt der CO2-Fußabdruck deutlich: Neufaser liegt grob bei 25–30 kg CO2e je Kilogramm, rCF bei rund 5–10 kg CO2e je Kilogramm (Richtwerte). In Ökobilanzen sank das Treibhauspotenzial konkreter rCF-Bauteile um rund 49 Prozent (Pyrolysefasern) bis etwa 66 Prozent (aus Produktionsabfall). Auch der Preis ist attraktiv: rCF kostet als Richtwert oft rund 30–40 Prozent weniger als industrielle Neufaser. Der Haken: Bislang wird nur ein kleiner Teil der CFK-Abfälle tatsächlich recycelt (Größenordnung etwa 15 Prozent), der Rest wird verbrannt oder deponiert. Wohin sich die Kreislaufwirtschaft im Faserverbund insgesamt bewegt, zeigt die Perspektive zu Kreislauf und Recycling.