Evaluation of a novel approach for prepreg offcuts reuse

In recent years, the increase in the use and production of composite materials has generated a alarming increase in the amount of waste generated, pushing research toward the development of new technologies for the reuse of these materials. About one-third of the raw material is transformed into waste only during the production phase, among all, off-cuts are the waste with the highest potential economic value. To maintain their high value, it is necessary to develop reuse techniques that can preserve both the matrix and the fibers. In this study, an innovative technique for the reuse of carbon fiber prepreg offcuts is presented. This technique is based on the fabrication of composite panels based on chips made from the offcuts. The process of making panels based on the taxellation theory with the related criterion of overlapping layers will be explained. The obtained panels were cut and tensile tested. It was evaluated how fiber orientation, size and shape of the chips can affect the failure mechanism of the specimens and change their respective mechanical properties like strenght and stiffness. It has been shown that increasing the amount of fibers oriented in the direction of loading leads to an increase in mechanical properties. In addition, it was observed how the developed panel overlap criterion led to a marked reduction in discontinuities between layers, preventing premature failure of the specimen. Thus, the results showed that this process of panel making presents a promising solution the offcuts of composite material.

Negli ultimi anni, l'aumento dell'uso e della produzione di materiali compositi ha generato un allarmante incremento della quantità di rifiuti prodotti, spingendo la ricerca verso lo sviluppo di nuove tecnologie per il riutilizzo di questi materiali. Circa un terzo della materia prima si trasforma in rifiuto solo durante la fase di produzione e, tra tutti, gli sfridi sono i rifiuti con il più alto valore economico potenziale. Per mantenere il loro alto valore, è necessario sviluppare tecniche di riutilizzo che possano preservare sia la matrice che le fibre. In questo studio viene presentata una tecnica innovativa per il riutilizzo degli sfridi di prepreg in fibra di carbonio. Questa tecnica si basa sulla fabbricazione di pannelli compositi basati su trucioli ricavati dagli sfridi. Verrà illustrato il processo di fabbricazione dei pannelli basato sulla teoria della tassellazione con il relativo criterio di sovrapposizione degli strati. I pannelli ottenuti sono stati tagliati e sottoposti a prove di trazione. È stato valutato come l'orientazione delle fibre, la dimensione e la forma dei trucioli possano influenzare il meccanismo di rottura dei campioni e modificare le rispettive proprietà meccaniche, come la resistenza e la rigidità. È stato dimostrato che l'aumento della quantità di fibre orientate nella direzione del carico porta a un aumento delle proprietà meccaniche. Inoltre, è stato osservato come il criterio di sovrapposizione dei pannelli sviluppato abbia portato a una marcata riduzione delle discontinuità tra gli strati, impedendo il cedimento prematuro del provino. I risultati hanno quindi dimostrato che questo processo di fabbricazione dei pannelli rappresenta una soluzione promettente per gli scarti di materiale composito.