RecyTiC - Ressourcenschonende Werkstoffkonzepte für TiC-haltige Verschleißkomponenten

Der volkswirtschaftliche Schaden durch Korrosion und Verschleiß wird allein in Deutschland auf mehrere Milliarden Euro jährlich geschätzt. Vor diesem Hintergrund ergibt sich die Forderung nach Materialien, welche den gestiegenen Anforderungen gerecht werden. Abrasionsbeständige Werkstoffe werden daher in vielen Anwendungen als Verbundwerkstoffe aus Hartstoffen und einer metallischen Matrix ausgeführt. Hierzu gehören neben Schneidstoffen (z.B. Hartmetall und Cermets) auch verschleißbeständige Metal-Matrix-Composites (MMC) und Werkstoffe für Aufschweiß- und Spritzschichten. Mit steigendem Hartstoffgehalt lässt sich der Verschleißwiderstand und damit die Lebensdauer des Verbundwerkstoffes erhöhen. Aufgrund beschränkter Ressourcen werden die heute in der Hauptsache verwendeten Karbide der Elemente Wolfram und Titan immer knapper, so dass die verwendeten Hartphasen in den Hartmetallen und MMCs einen großen Kostenfaktor darstellen. Daraus resultiert ein Interesse diese durch Recycling zurückzugewinnen. Im Bereich der Hartmetalle wird das Recycling zur Rückgewinnung des Wolframkarbids (WC) bereits industriell umgesetzt. Für das Titankarbid (TiC), welches in Anteilen bis 45 % in Cermets, Ferro-Titanit® sowie in vielen MMC und Auftragschweißlegierungen enthalten ist, gibt es derzeit keine Ansätze zur Wiederverwertung bzw. nachhaltigen Ressourcenschonung. Ziel dieses Verbundvorhabens ist es daher, das Titankarbid aus Abfallprodukten der Fertigung (z.B. Späne) und verschlissenen Komponenten durch einen chemischen Prozess zurückzugewinnen. Dieses Recycling führt zu einem verringerten Bedarf an Titankarbid bei der Produktion von Verbundwerkstoffen. Zum anderen wird recyceltes TiC in auftraggeschweißten und thermisch gespritzten Verschleißschutzschichten verarbeitet, um hier das heute vorrangig eingesetzte Wolframschmelzkarbid teilweise zu ersetzen. Dieser Substitutionsansatz unter Verwendung recycelter Rohstoffkomponenten stellt somit ein mehrdimensionales Konzept der Ressourcenschonung als Antwort auf die absehbare Rohstoffverknappung im Weltmarkt dar. Die beschriebene Zielsetzung wird durch ein Projektkonsortium verfolgt, das den nötigen Kompetenzbereich abdeckt und zugleich die gesamte Prozesskette von der pulvermetallurgischen Fertigung bis hin zum praktischen Einsatz der Verschleißkomponenten abbildet. Die industriellen Partner werden dabei von zwei Forschungs-einrichtungen ergänzt, welche über langjährige Erfahrung in der Umsetzung von Forschungsergebnissen durch Technologietransfer verfügen.


Poster des Projektes (Sept. 2014)


Koordinator: Dr. Andre van Bennekom und Dr.-Ing. Horst Hill, Deutsche Edelstahlwerke GmbH

Projektpartner (Karte):

  • Deutsche Edelstahlwerke GmbH (Info)
  • Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co KG (Info)
  • VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH (Info)
  • Durum Verschleißschutz GmbH (Info)
  • RiWaLas Ltd., Ritzi & Walter Lasertechnik (Info)
  • Ruhr-Universität Bochum - Lehrstuhl Werkstofftechnik (Info)

Kurzberichte:

  • Berichtszeitraum 8/2012 - 12/2012 (Bericht)
  • Berichtszeitraum 1/2013 - 7/2013 (Bericht)
  • Berichtszeitraum 7/2013 - 12/2013 (Bericht)
  • Meilenstein 1/2014 (Bericht)
  • Berichtszeitraum 1/2014 - 6/2014 (Bericht)
  • Berichtszeitraum 7/2014 - 12/2014 (Bericht)

Publikationen:

  • A. Mohr, A. Röttger, M. Windmann, W. Theisen: Rezyklieren von metallischen Spänen mittels Electro-Discharge Sintering, 16. Werkstofftechnisches Kolloquium, 05.-06. September 2013, Chemnitz

  • M. Windmann, A. Mohr, A. Röttger, W. Theisen: Materials saving by compaction of MMC chips via Electro-Discharge Sintering, 2nd International Conference on Stone and Conrete Machining (2013), S. 77-83

  • A. Mohr, A. Röttger, M. Windmann, W. Theisen: Rezyklieren von metallischen Spänen mittels Electro-Discharge Sintering, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik(2014), Volume 45, Issue 6, S. 552-560, DOI: 10.1002/mawe.201400266

  • M. Kozariszczuk, K. Titze, M. Werner, R. Wolters, A. van Bennekom, H. Hill: Recycling und Wiedereinsatz von Titankarbid durch Anwendung eines chemischen Auflöseverfahrens, 3. Symposium Rohstoffeffizienz und Rohstoffinnovation, Nürnberg, 05.-06.02.2014

  • J. Wilzer, M. Windmann, S. Weber, H. Hill, A. van Bennekom, W. Theisen: Thermal conductivity of advanced TiC reinforced metal matrix composites for polymer processing applications, Journal of Composite Materials 49(2) (2015), S. 243-250

  • K. de P. C. Titze, M. Kozariszczuk, H. Hill, A. van Bennekom: Recycling und Wiedereinsatz von Titankarbid durch Anwendung eines chemischen Auflöseverfahrens. Vortrag auf dem BFI-Kolloquium, 25. Juni 2014, Düsseldorf

Laufzeit: 01.08.2012 - 31.07.2015

FKZ:03X3567