Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Titan für die Tonne?

11.09.2013
Großes Verbundprojekt mit Industriepartnern erforscht Recyclingstrategien

Wenn Integralbauteile aus Titan für die Luftfahrt gefertigt werden, müssen mehr als 90 Prozent des Ausgangsmaterials als Späne entsorgt werden. An der Leibniz Universität Hannover startet eine Effizienzoffensive.

Für den neuen Airbus A350, der zu 14 Prozent aus dem Leichtmetall Titan besteht, gibt es zurzeit mehr als 600 Bestellungen. Allein für diese bestellten Flugzeuge werden in den kommenden Jahren Titanbauteile mit einem Gesamtgewicht von rund 11.000 Tonnen verbaut.

Um diese Teile zu fertigen, ist mehr als die zehnfache Ausgangsmenge Titan erforderlich: Rund 100.000 Tonnen wären– nach Stand der Dinge – „Abfall“ in Form von verunreinigten Spänen, die nur noch für weiße Wandfarbe (Titandioxid) oder als Zugabe für die Stahlschmelze verwendbar sind. Titan ist wegen der komplizierten, energieintensiven Herstellung rund 20-mal teurer als gängige Stahllegierungen, 100.000 Tonnen Titan haben als Neumaterial einen Wert von etwa drei Milliarden Euro.

„Dieser extreme Verlust von hochwertigem Werkstoff und Energie tut der verarbeitenden Industrie empfindlich weh“, schildert Prof. Berend Denkena, Leiter des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) am Produktionstechnischen Zentrum der Leibniz Universität Hannover, diese Ausgangssituation. Die großen betroffenen Unternehmen – von der Titanhalbzeugherstellung über die spanende Bearbeitung und die Werkzeugentwicklung bis zur Anwendung und zum Recycling – haben ebenfalls starkes Interesse, dieses extreme Downcycling zu ändern.

Sieben Industriepartner haben sich daher dem Vorhaben des IFW, die gesamte Prozesskette der Titannutzung zu optimieren, mit großer Überzeugung angeschlossen, von Outokumpu VDM (ehemals: ThyssenKrupp VDM) als Hersteller bis zu Premium AEROTEC und Deharde als Anwender. Mit dabei ist auch das am Produktionstechnischen Zentrum ansässige Institut für Werkstoffkunde. Unter dem Namen „RETURN“ und mit Professor Denkena als Projektleiter wird der Forschungsverbund drei Jahre lang vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.

Wo liegt das Problem? Die Luftfahrt-Industrie ist der zentrale Abnehmer von Titanbauteilen und definiert hiermit die sehr hohen Ansprüche an die Qualität der meist komplexen und großen Bauteile, die aus dem vollen Material gefräst werden. Titan lässt sich nur schwer zerspanen und führt zu einem deutlich höheren Werkzeugverschleiß als Aluminium oder Stahl. „Durch die Schneidstoffpartikel und die eingesetzten Kühlschmierstoffe werden die anfallenden Späne stark verunreinigt“, erklärt Dennis Nespor, wissenschaftlicher Mitarbeiter am IFW. Aus diesen und weiteren Gründen lassen sich die Späne derzeit nicht mit vertretbarem Aufwand so aufbereiten, dass sie erneut als Ausgangsmaterial in den Prozesskreislauf eingespeist werden können.

Die Idee ist, einen geschlossenen Werkstoffkreislauf zu schaffen und einen Großteil der Späne in hoher Qualität dem Prozess wieder zur Verfügung zu stellen. „Dafür kann man aber nicht erst bei den Spänen ansetzen“, erklärt Stefan Kröning, der am IFW das Projekt koordiniert, „man braucht für die Fertigung ein anderes Kühlkonzept während der Zerspanung, darauf angepasste Maschinenkonzepte und entsprechende Werkzeugtechnologien, um die Späne letztlich so wenig zu verunreinigen, dass sie wieder als Ausgangsstoff für hochwertige Anwendungen nutzbar sind.“

Das Institut für Werkstoffkunde (IW) wird die durch die angepassten Technologien erzeugten Späne hinsichtlich der Recyclebarkeit analysieren und bewerten. Das IFW selbst wird im Projekt an zwei Stellen aktiv: Der Bereich Fertigungsverfahren entwickelt geeignete Werkzeuggeometrien und Prozessstrategien, die zu möglichst gut recyclingfähigen Spänen führen. Der Bereich Fertigungsplanung und -organisation ist außerdem verantwortlich für die wirtschaftliche und ökologische Auslegung des gesamten Kreislaufs. „Wir haben im Blick, dass der Optimierungsaufwand bei den zu entwickelnden Technologien nicht größer wird als der Nutzen, der im Zusammenspiel am Ende damit zu erzielen ist. Es hilft ja niemandem, wenn wir in drei Jahren ein Projektergebnis vorlegen, dass nicht wirtschaftlich zu realisieren ist.“

Genau wie Kröning und Nespor ist auch Projektleiter Professor Denkena überzeugt, dass das Verbundprojekt große Materialeinsparungen ermöglichen wird. Die Voraussetzungen hierfür sind ideal: „Wir haben tolle Projektpartner und erstklassiges Know-how entlang der gesamten Prozesskette in unserem Verbund vereint.“

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stefan Kröning aus dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen unter 0511 762 18305 oder kroening@ifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.

Mechtild Freiin v. Münchhausen | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hannover.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Der gestapelte Farbsensor
17.11.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Gefragtes Werkstoff-Knowhow: Fraunhofer LBF baut Elastomer-Forschung aus
16.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte