Projekt 37511/01

Schleifschlamm Mehr Potenzial als nur Recycling

Projektträger

Bergische Universität Wuppertal Wuppertal Die Kanzlerin
Gaußstr. 30
42119 Wuppertal
Telefon: +49 202 439-22 27

Zielsetzung

In der Bundesrepublik Deutschland fallen durch die subtraktive Materialbearbeitung (Drehen, Fräsen, Schleifen und Bohren) 150.000 bis 250.000 t/a an Schleifschlämmen und Spanmaterial als Abfallprodukte an. Die Abfallstoffe sind kontaminiert (Kühlschmierstoffe, Werkzeugabrieb, Oxidpartikel, Abrasive) und werden teils als Sondermüll deponiert. Damit verbunden gehen Rohstoffe verloren und es wird Raum sowie Ressourcen gebunden. Im beantragten Forschungsvorhaben wird das Ziel verfolgt, diese Abfälle aus der subtraktiven Formgebung für die gießtechnische Herstellung von Halbzeugen und für die Herstellung von Ausgangswerkstoffen für die additive Fertigung nutzbar zu machen. Die Nutzbarmachung dieser Abfallprodukte, sowohl als Sekundärrohstoff in der Metallindustrie (Wiedereinschmelzung) als auch für die additiven Fertigungsverfahren (Herstellung Metallfilament), ist aufgrund der zuvor genannten Kontaminationen bisher nicht zufriedenstellend gelöst. Erst in den letzten Jahren erhielt eine sortenreine Aufbereitung von Abfallprodukten aus der subtraktiven Werkstoffbearbeitung und deren Weiterverarbeitung, motiviert durch steigende Rohstoffpreise, Einzug in die Forschung. In diesen Forschungsarbeiten konnten am Lehrstuhl FUW Strategien abgeleitet werden, um die entsprechenden Abfallprodukte derart aufzubereiten, sodass neue Halbzeuge im Labormaßstab pulvermetallurgisch durch Sintern erzeugt werden konnten. Nachteilig sind die Verunreinigungen wie Abrasivstoffe aus dem Schleifprozess zu nennen, die als keramische Partikel Rissinitiierung und frühzeitiges Versagen bei zyklischer Bauteilbelastung bewirken können. In diesem Fall liegt ein Down-Cycling vor. Um dieses Problem zu umgehen, sollen in diesem Vorhaben die Abrasivstoffe (SiC, cBN) aus dem Schleifprozess gezielt als Legierungselemente berücksichtigt werden um das metallurgische Konzept (hier Karlarbeitsstahl X153CrMoV12-1/80CrV2 für die Herstellung von Werkzeugen) bezüglich des Hartphasengehalts und des Hartphasentyps anzupassen. Die Steigerung des HP-Gehalts kann bessere tribo-mechanische Eigenschaften zur Folge haben, was längere Bauteilstandzeiten und somit ein Up-Cycling zur Folge hätte. Zur weiteren Steigerung der Ressourceneffizienz bietet sich neben der gießtechnischen Verarbeitung die Nutzbarmachung der gereinigten Späne zur Herstellung von Metallfilamenten (Fülldrähte) an, die mittels der additiven Fertigung zur Erzeugung von komplex geformten Werkzeugen genutzt werden können. Eine energieintensive Pulvererzeugung würde so entfallen, was einen enormen Beitrag in Richtung Ressourceneffizienz liefert (Wegfall Aufschmelzen und Gaszerstäubung). Mit dieser Vorgehensweise wäre auch die Möglichkeit gegeben hartphasenhaltige Kaltarbeits-stähle mit Hilfe der additiven Fertigung zu verarbeiten, was derzeit mit den Pulver-bettverfahren nicht im industriellen Maßstab möglich ist. Der Beitrag des Projekts bildet somit die Schließung neuer Stoffkreisläufe und fördert eine signifikante Reduzierung des Ressourceneinsatzes. Die Umsetzung, der innerhalb des Projektes vorgestellten Möglichkeiten mit dem Umgang von Abfallprodukten aus der Metallzerspanung, ist daher ein weiterer Schritt in Richtung Circular Economy. Dadurch wird eine breite Basis für zukünftige Adaptionen der Erkenntnisse für KMU geschaffen.

Übersicht

Fördersumme

249.958,00 €

Förderzeitraum

01.02.2022 - 31.01.2024

Bundesland

Nordrhein-Westfalen

Schlagwörter