Forschungsprojekt "DiRecT – Direktes Recycling und Upcycling von Titanspänen"
Im Projekt DiRecT werden verschiedene neuartige Technologien entwickelt und evaluiert, die es ermöglichen, die bei der Herstellung hochwertiger Titanerzeugnisse anfallenden Späne direkt zu recyceln oder daraus direkt endformnahe Bauteile oder verbesserte Halbzeuge herzustellen (Upcycling).
Titan ist auf Grund seiner geringen Dichte bei gleichzeitig guter Festigkeit, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner Biokompatibilität ein gefragter Rohstoff insbesondere in der Luft- und Raumfahrt und der Medizintechnik. Da aus Titanwerkstoffen meist hochwertige Bauteile mit komplexen Formen gefertigt werden, fällt eine sehr große Menge an Abfall in Form von Spänen an – oft 80% des Ausgangsmaterials. Diese können bei sortenreiner Trennung zwar durch Einschmelzen im Zuge der Primärproduktion von Titan recycelt werden, da sich dementsprechende Anlagen allerdings außerhalb der EU (USA, Russland, China, ...) befinden, ist dazu ein weiter Transport der Späne nötig.
Ziel des Projekts DiRecT ist es, das Recycling von Titanspänen durch Einsparung von Energie und Verkürzung von Transportwegen nachhaltiger zu gestalten und damit die gesamte Wertschöpfungskette hochwertiger Titanerzeugnisse zu verbessern. Dazu werden verschiedene neuartige Technologien entwickelt und evaluiert. Neben einem direkten Recycling der Späne zu Halbzeug, aus dem wiederum durch klassische Bearbeitungsschritte unterschiedliche Produkte hergestellt werden können, werden auch Möglichkeiten des direkten Upcyceln entwickelt. Dabei werden entweder direkt endformnahe Bauteile aus Spänen erzeugt, die nur noch geringe Bearbeitung benötigen um das gewünschte Produkt zu erhalten, oder das recycelte Halbzeug weist verbesserte mechanische Eigenschaften auf und ist damit für besonders hochwertige Produkte geeignet.
Projektpartner:
SBI GmbH
Universität Wien – Fakultät für Physik
Die neuartigen Technologien sind (i) das auf Plasmaschweißen beruhende 3D-Druck-Verfahren Plasma Metal Deposition (PMD), das im Zuge des Projektes soweit weiterentwickelt werden soll, dass statt der üblichen Ausgangsmaterialien (Draht oder Pulver) Späne direkt verarbeitet werden können, (ii) die hochgradige plastische Umformung (Severe Plastic Deformation – SPD), die die Späne in einem einzigen Schritt konsolidieren und die Mikrostruktur verfeinern und damit die mechanischen Eigenschaften verbessern soll, sowie (iii) das rasche Heißpressen mittels Spark Plasma Sintering/Field Assisted Sintering (SPS/FAST), das bezüglich des Ausgangsmaterials von Pulver auf Späne weiterentwickelt wird.
Ziel des Projektkonsortiums bestehend aus zwei österreichischen KMUs, RHP-Technology GmbH und SBI GmbH sowie der Universität Wien, Fakultät für Physik als wissenschaftlichem Partner, ist es, am Ende des Projektes aus Spänen hergestellte Materialien zur Verfügung stellen zu können, die bezüglich der Dichte, Reinheit und der mechanischen Eigenschaften den Anforderungen der Normen für Titanwerkstoffe genügen oder diese übertreffen. Die Evaluierung der Energiebilanz und Materialausbeute der verschiedenen Methoden sind weitere wichtige Aspekte des Projektes.
Die im Projekt entwickelten innovativen Re- und Upcyclingmethoden werden es titanverarbeitenden Firmen ermöglichen, ökologisch nachhaltigere Produkte auf den Markt zu bringen. Ressourcenschonung, Energieeinsparung und die Vermeidung langer Transportwegen leisten einen generellen Beitrag zu nachhaltiger Produktion und Kreislaufwirtschaft und haben positive Auswirkungen auf Umwelt und Klima.
Diese Arbeit wird unterstützt vom österreichischen Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) im Rahmen des von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) verwalteten Projekts „DiRecT“ (Projektnummer 897801).
