Development of a laser assisted recycling method for carbon fiber laminates

Abstract

Devido a possuir boas propriedades mecânicas, mantendo um baixo peso, a utilização de polímeros reforçados por fibra de carbono vem aumentando durante os ultimos anos, e com isso o aumento de lixo gerado. Diferentes métodos para a reciclagem deles já existem, no entanto, cada possui as suas desvantagens, tais como a perda de tamanho de fibra, e a redução das propriedades mecânicas do material. Esse trabalho visa o desenvolvimento de um método de reciclagem e um módulo para testar a viabilidade do método, através da remoção de material em forma de fita de uma região aquecida de laminados de fibra de carbono. O método é para ser compativel com máquinas utilizadas na produção destes laminates através de processos de "laser assisted tape placement". Para esse objetivo, o module para o processo foi projetado utilizando a maior quantidade possivel de peças já presentes, mas novos componentes também tiveram que ser projetados e produzidos. Restrições para os laminados teste também foram definidas e estes foram produzidos. Por fim, o modulo foi testado para a definição de parâmetros de processo, e para melhor entender seus efeitos. O método parece promissor, mas problemas e possiveis melhorias foram identificadas, as quais devem ser aplicadas antes de proceder com a testagem.

Due to having good mechanical properties, while being lightweight, the usage of carbon fiber reinforced polymers has increased during the last years, and with that the amount of waste generated. Different methods for their recycling already exist, but each have their own disadvantages, such as losing fiber length and loss of the materials mechanical properties. This work aims for the development of a recycling method and a module to test the methods viability, through the removal of material in tape form from a heated detachment area in carbon fiber laminates. The method is to be compatible with machines used in the production of said laminates through laser assisted tape placement processes. For that purpose the module for the process was designed utilizing as many components already present in the machine as possible, but new components also had to be designed and produced. Restrictions for the test laminates were also defined and those were produced. Lastly, the module was tested for the definition of process parameters and to better understand their effects. The method seems promising, but problems and possible improvements in the design were identified and need to be applied before further testing.