Stoffstromrückführung

Trotz der innerhalb von SCALE erforschten effizienten Fertigungsmethoden wird gerade bei der spanenden Bauteilbearbeitung keine vollständige Materialausnutzung erreicht. Insbesondere bei hochwertigen Werkstoffen wie Titan werden die entstehenden Späne bisher nur einem Downcycling zugeführt und nicht als Rohstoffe für weitere hochwertige Bauteile genutzt. Damit die zu verzeichnenden Verluste im energetischen und stofflichen Wertekreislauf weiter reduziert werden können, wird innerhalb des Forschungsschwerpunktes 03 eine effiziente und hochqualitative Stoffstromrückführung erforscht. Ansetzend an der Erzeugungsquelle werden zunächst die während der Zerspanung anfallenden Stoffströme in Form von Spänen betrachtet und Grundlagen zur Verbesserung von deren Wiederverwertbarkeit geschaffen. Dabei gilt es, die zentralen wissenschaftlichen Fragestellungen zu beantworten, wie sich die stofflichen Eigenschaften verschiedener Werkstoffe durch die Zerspanung verändern und welche Einflüsse auf deren Recycelbarkeit daraus resultieren. Dazu finden umfangreiche Untersuchungen der Einflüsse verschiedener Prozessparameter und deren Korrelation zu den Eigenschaften des Spanmaterials statt.

Um die Späne ressourceneffizient dem Schmelzprozess zur Herstellung von metallischem Pulver zuführen zu können, gilt es, die Herausforderung des durch Abbrand der Späne beim Verdüsen, oftmals hohen Materialverlusts zu bewältigen. Aus diesem Grund werden von der beispielsweise umformtechnische Methoden der Vorkompaktierung des Spanmaterials zu Abschmelzelektroden erforscht. In Abhängigkeit von den zugeführten Spänen sowie weiteren Prozessparametern (z. B. dem Verdichtungsdruck oder dem Schüttvolumen) ergeben sich Presslinge unterschiedlicher Dichte und Qualität. Die Wechselwirkungen zwischen Zerspanung und anschließender Umformung werden derart aufeinander abgestimmt, dass bei der nachfolgenden Verdüsung ein für die additive Fertigung geeignetes und hochwertiges Pulver hergestellt werden kann. Darüber hinaus soll eine mögliche Auflegierung der Spanpresslinge mit höchstreinen Metallpulvern untersucht werden, um die notwendige Qualität sicherzustellen.