Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilvorhaben: Simulation und Optimierung der Gefüge und Eigenschaften für Legierungen mit höheren Anteilen an Begleitelementen aus Recyclingmaterial

Description: Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

SupportProgram

Tags: Recyclinganteil ? Eisen ? Kupfer ? Zink ? Maschinenbau ? Standardisierung ? Legierung ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• MAGMA Gießereitechnologie Gesellschaft für Gießerei-, Simulations- und Regeltechnik mbH (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2025-04-01 - 2028-03-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Simulation and optimization of microstructures and properties for alloys with higher proportions of accompanying elements from recycled material
  Description: The aim of the 'HighReCycle' project is to derive approaches for the consideration of recycled aluminum for the development and production of resource-efficient cast components for vehicle and mechanical engineering. In particular, the influences of accumulating impurities and accompanying elements as well as the inclusion load on the component service life and the casting process are to be validated with regard to different casting processes. Taking these parameters into account, the statistical, stress-mechanical and technical size influence of the recycled aluminum content must be estimated for the component design and prepared in design approaches. This allows a wide-ranging, cross-industry applicability of high recycled content in a wide variety of cast components on the basis of verified material and process investigations. In the planned project, typical recycling proportions and the associated material compositions based on two typical primary aluminum alloys (AlSi7Mg0.3 & AlSi10MnMg) for sand, permanent mold and die casting are to be identified first. Subsequently, the effects of the enrichment of crit. Elements such as iron, copper and zinc as well as non-metallic inclusions on the casting process and the component service life are then investigated. Through casting tests, the process boundary conditions for different ratios of primary and end-of-life material are critically examined and casting properties dependent on the accompanying elements are determined. At the same time, specimens are produced for quasi-static and cyclic mechanical and corrosion analyses. Using these sample bodies, the critical element proportions and their effects on the component service life are defined via the mechanical properties in order to specifically maximize the proportion of recycled aluminium. On this basis, an extended standardization of alloys with increased recycled content in DIN EN 1706 is to be achieved. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1139578

Status

Aktiv

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