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 Perowskit-Solarzellen: Es muss gar nicht perfekt sein
15.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Fraunhofer IMWS testet umweltfreundliche Mikroplastik-Alternativen in Kosmetikartikeln
11.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie