Das Projekt "RecyTiC - Substitution von klassischen Werkstoffen durch recycliertes TiC beim Laser-Auftragschweißen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Riwalas Ltd. durchgeführt. 1. Vorhabenziel RiWaLas erhofft sich mit der Durchführung dieses Projektes die knappen und sehr teuren WC-haltigen Legierungen durch Ferrotitanit als Aufschweißwerkstoff zu ersetzten. Im Sinne der Ressourcenschonung soll diese Substitution mit recycelten TiC oder Ferrotitanit-Spänen erfolgen. Darüber hinaus sollen Matrix-Legierungen gefunden werden, in die sich die recycelten TiC gut einbetten lassen und die die schweißtechnischen Anforderungen optimal erfüllen. Um möglichst viele Anwendungsfälle abdecken zu können, ist auch die Untersuchung von Kombinationen der Titankarbide mit anderen Hartstoffarten geplant. 2. Arbeitsplanung Nach der Auswertung der bisher eingesetzten Materialien als Vergleichsbasis wird zunächst Ferrotitanit-Pulver für das Laserauftragschweißen qualifiziert. Danach wird versucht, Ferrotitanit-Späne, die als Abfallprodukt in der Produktion anfallen, direkt für den Verschleißschutz einzusetzen, wodurch sich ein sehr hohes Recyclingpotential ergeben würde. Sobald recycelten TiC verfügbar sind, werden Panzerungen mit diesen zur Prüfung bei den Projektpartnern aufgeschweißt. Parallel zu den Arbeiten werden alle bisher erzielten Ergebnisse kontinuierlich miteinander verglichen und die Entwicklung von Matrix-Legierungen für den Einsatz an höherwertigen Bauteilen vorangetrieben. Am Ende steht ein Vergleich der Ergebnisse aus technischer und wirtschaftlicher Sicht sowie die ausführliche Dokumentation.
Das Projekt "Teilprojekt: Sedimente des Melvillesees: Ein Zeitfenster in die präholozäne Glazialgeschichte des Laurentidischen Eisschildes (Akronym: MELSED)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Der Melvillesee ist ein Fjordsee, der sich in der letzten Eiszeit am Rande des hochdynamischen Laurentidischen Eisschildes (LIS) befand. Die obersten 10 m der insgesamt ca. 300-400 m Seesedimente haben die postglaziale Geschichte der letzten 10000 Jahre aufgezeichnet. In diesem dicken Sedimentpaket dürfte der See die Klimageschichte bis weit zurück vor das letzte Glazial gespeichert haben und würde sich daher als exzellentes Klimaarchiv anbieten. Um diesen Sachverhalt zu klären, wurde im Sommer 2019 eine Expedition mit dem FS Maria S. Merian (MSM84) unternommen. Während dieser Expedition wurden Sedimentkerne gezogen sowie ein dichtes Netz von hydroakustischen Messungen durchgeführt. Anhang der Sedimentkerne und der Sedimentecholot-Daten kann man fünf verschiedene Schichten im Untergrund des Sees erkennen: (I) post-glaziale Sedimente; (II) Sedimente aus der Zeit des Eisrückzuges; (III) Sedimente, die mit großer Wahrscheinlichkeit in einem subglazialen See unterhalb des aufschwimmenden LIS abgelagert wurden. Darunter finden sich (IV) wiederum schön geschichtete Sedimente, die aus einem früheren eisfreien Zeitraum stammen dürften, vermutlich MIS5, MIS4 oder die erste Hälfte des MIS3. Als unterste Schichte ist das Grundgestein (V) zu erkennen. Unsere Sedimentkerne enthalten Sedimente aus I und II sowie aus dem obersten Bereich von III. Im Rahmen dieses Projektes schlagen wir vor, die post-glazialen Sedimente sowie diejenige vom Rückzug des LIS genauer zu untersuchen, um daran Paläoklimaschwankungen sowie die Rückzugsgeschichte des LIS zu rekonstruieren. In einem zweiten Schritt möchten wir auch die Sedimente analysieren, die vom subglazialen See zu stammen, um diesen besser zu charakterisieren und um zu testen, ob auch diese Sedimente Klimaschwankungen aufgezeichnet haben. Um diese Fragen zu beantworten, werden wir die Sedimentkerne zuerst mit zerstörungsfreien Methoden wie CT-Scanning, Multisensor-Core-Logging und XRF-Scanning untersuchen. Danach werden ausgewählte Kernabschnitte beprobt. Mit Hilfe von Radiokarbondatierungen und paläomagnetischen Messungen werden wir ein Altersmodell erstellen können. Mit einer Kombination der zerstörungsfreien Messungen mit Einzelprobenmessungen (TIC, TOC, Korngröße, XRD, WD-XRF) werden wir die in den Kernen enthaltene paläoklimatologische Information entschlüsseln. Hierbei werden wir einen Schwerpunkt auf die Entwicklung von Proxies legen, die geeignet sind, die vergangenen Vorstöße und Rückzüge des LIS zu rekonstruieren. Falls wir zeigen können, dass die Sedimente des Melvillesees tatsächlich ein Archiv für Klimageschichte auch jenseits des Holozäns sind, dann empfiehlt sich der See als ein Hauptziel einer zukünftigen amphibischen Tiefbohrung von IODP und ICDP. Diese würde mit dem Ziel abgeteuft, die Dynamik des LIS zu rekonstruieren.
Das Projekt "RecyTiC - Ressourcenschonende Werkstoffkonzepte für TiC-haltige Verschleißschutzsysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co KG durchgeführt. 1. . Ziel dieses Teilvorhabens ist die Bewertung der neuen Verschleißschutzwerkstoffe im Vergleich mit heute üblichen Verschleißschutzsystemen. Dies soll auf der Basis zweier typischer Aufbereitungsmaschinen erfolgen, die im Angebotsprogramm von Eirich sind. Für überwiegend abrasiven Verschleiß erfolgt die Untersuchung auf einem kleineren Labormischer und einem größeren Mischer im Industrieeinsatz. Für die Mühlentechnologie erfolgt die Untersuchung in einem Labormühlenmodell. Bei positiven Ergebnissen ist ein versuchsweiser Industrieeinsatz in einer Mühle in Tschechien vorgesehen. Eine wirtschaftliche Bewertung soll schließlich die neuen Werkstoffe in die Reihe bekannter Technologien einordnen. Ziel ist die weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von Aufbereitungsmaschinen durch differenzierteren Einsatz von optimierten Verschleißschutzkonzepten. Das Teilvorhaben ist wie folgt strukturiert: 1. Schaffung von je einem Laborsystem für Mischer und Mühlen. 2. Erprobung heutiger Verschleißschutzsysteme auf der Basis von WC als Hartmetall und als Panzerschweißung sowie von konventionellen Ferro-Titanic Legierungen zur Schaffung einer Referenz. Parallel werden wichtige Systeme in einem Industriemischer erprobt. 3.Es werden die neu entwickelten Werkstoffe mit recyceltem TiC vergleichend untersucht. Für die Mahltechnologie gilt eine ähnliche Vorgehensweise, der Versuchseinsatz kann hier nur bei Erfolg der Neuentwicklung stattfinden, Referenzen bestehen bereits.
Das Projekt "AMaLiS - Alternative Materialien und Komponenten für aprotische Lithium/Sauerstoff-Batterien: Ionische Flüssigkeiten und Titancarbid-basierte Gasdiffusionselektroden in Kombination mit geschützten Li-Anoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IoLiTec - Ionic Liquid Technologies GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projektes AMaLiS sollen die Potenziale der Li/Sauerstoff-Technologie auf Basis der eigenen Vorarbeiten der Konsortialpartner und bisherigen Kenntnisse weiterentwickelt werden. Die derzeit in der Forschung eingesetzten Materialien weisen nur eine unzureichende Stabilität in diesem Batteriesystem auf. Entsprechend sollen in diesem Projekt zum einen die aprotischen Elektrolyte durch ionische Flüssigkeiten (IL) und zum anderen der Kohlenstoff in der GDE durch Titancarbid (TiC) ersetzt werden. Dafür sind die Verbundpartner IOLITEC und H.C. Starck (assoziiert) essentiell, da sie neben dem Know-How und der Bereitstellung der Materialien auch Aspekte eines späteren Scale-up bzgl. der eingesetzten Rohstoffe bis in den Processing-Maßstab einbringen. Durch den Einsatz von IL, die stabil gegen Lithium sind und TiC, das stabil gegen Sauerstoff ist, lässt sich eine Zelle konstruieren, die ein idealer Ansatzpunkt zur Validierung der Leistungsfähigkeit der Batterie ist. Die assoziierten Partner H.C. Starck, Schaeffler und Varta bilden in dem vorliegenden Vorhaben eine nützliche und sinnvolle Ergänzung zur Vervollständigung der Wertschöpfungskette.
Das Projekt "RecyTiC - Ressourcenschonende Werkstoffkonzepte für TiC-haltige Verschleißkomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Edelstahlwerke GmbH durchgeführt. 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 ver wendeten 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 Prozent 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 Rohstoff komponenten 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 Verschleiß komponenten abbildet. Die industriellen Partner werden dabei von zwei Forschungs-einrichtungen ergänzt, welche über langjährige Erfahrung in der Umsetzung von Forschungsergebnissen durch Technologietransfer verfügen.
Das Projekt "RecyTiC - Ressourcenschonende Werkstoffkonzepte für TiC-haltige Verschleißkomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH durchgeführt. Ziel des BFI-Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung eines Verfahrens zur Rückgewinnung des Wertstoffes Titankarbid aus Reststoffen die bei der Produktion und Verarbeitung anfallen. Die Untersuchungen werden exemplarisch an dem Sonderwerkstoff Ferro-Titanit® (Späne und Rücklaufschrott) durchgeführt. Die Rückgewinnung des Titankarbids soll durch Auflösen der Metallmatrix mit Hilfe von z.B. Salzsäure kombiniert mit einem Oxidationsmittel erfolgen. Die Verfahrensentwicklung erfolgt in Labor- und Demonstrationsversuchen. Rückgewonnenes TiC soll zur Substitution von Wolframkarbid in Verschleißschutzschichten dienen. Damit ergeben sich eine Substitution von verschleißbeständigen Werkstoffen auf Ni-Basis durch solche auf Eisen-Basis sowie der Wiedereinsatz von rückgewonnenem TiC in z.B. Ferro-Titanit®. Auf Basis eines grundlegenden Verständnisses der Recyclingvorgänge ist eine exemplarische Übertragung des Verfahrensprinzips auf weitere strategisch wichtige Karbide vorgesehen (bspw. Auflösung von Bindemetall zur Rückgewinnung von WC) In diesem Teilvorhaben sind folgende Arbeitspakete vorgesehen: Laborversuche zur Auflösung des Bindemetalls zur Rückgewinnung von TiC, Abtrennung des TiC von der Flüssigphase, Erarbeitung eines Konzeptes zur Kreislaufführung von eingesetzten Betriebsmitteln, Planung und Durchführung von Demonstrationsversuchen und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.
Das Projekt "BioArchiv Tswaing Krater (Teilprojekt der Forschungsinitiative Inkaba yeAfrica.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. Das heutige Klima Afrikas wird maßgeblich von globalen atmosphärischen Phänomenen wie Monsun (in NE Afrika) und El-Nino-Southern Oscillation (SE und S Afrika) beeinflusst. Dies wird v. a. im saisonalen Regime der Niederschläge deutlich. Welche Rolle dabei der Antarktische Vortex spielt, ist noch nicht wirklich geklärt. Auch die Verbindungen zwischen Atmosphärischer und Ozeanischer Zirkulation sind noch immer unklar. Ein Zusammenhang scheint erkennbar zwischen Trockenperioden in Südafrika, feuchten Phasen in Ostafrika und wärmeren Temperaturen im Indischen Ozean. Auch Computermodelle bestätigen, dass Konvergenz und Niederschlag über Südafrika reduziert sind während Warmphasen im Indischen Ozean. Die Sedimente des Tswaing-Kraters stellen eines der wenigen langen und kontinuierlichen, terrestrischen Klimaarchive Südafrikas dar. Ihre Untersuchung kann dazu beitragen Veränderungen des Klimas in der Region und damit auch Veränderungen globaler Phänomene über einen Zeitraum von bis zu 200.000 Jahren zu verstehen. Durch die parallele Verwendung unterschiedlichster Methoden (Geochemie, XRF, organische Petrologie, Rock-Eval Pyrolyse, Biomarkeranalyse und Isotopenuntersuchungen) konnten wir Veränderungen in der Bioproduktivität (Algen und Bakterien), in der Karbonatsedimentation und damit verbunden auch im klastischen Eintrag und der Salinität rekonstruieren. Während der letzten 70.000 Jahre gab es immer wieder Veränderungen im Niederschlag und damit auch in der Stratifizierung der Wassersäule. Heute spielen im Kohlenstoffkreislauf des Ökosystems C3-, C4-Pflanzen und aquatische Mikroorganismen eine Rolle. Sehr niedrige ä13C-Werte von Diplopten, einem Biomarker für Bakterien, beispielsweise, deuten drauf hin, dass methanotrophe Bakterien in der tieferen Wassersäule oder auf dem Sediment leben. Veränderungen in der Menge und im ä13C-Verhältnis ausgewählter Biomarker zeigen deutliche Veränderungen im Ökosystem des Kraters für den Zeitraum 14.000-2.000 Jahre vor heute an: ( ) Mögliche Ursache für die trockeneren Bedingungen zwischen 10.000-8.000 Jahre vor heute ist eine Verschiebung der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) nach Norden. Ein ähnliches Szenario wird auf Grund von entsprechenden Daten aus mehreren Klimaarchiven in Afrika postuliert. Sektion 4.3: Mit einem Multiproxy-Ansatz (Mikrofaziesanalyse an Dünnschliffen, hochauflösende Elemantbestimmungen, Korngrößenverteilungen, Biomarker und Diatomeen) wird die Klimavariabilität glazialer/interglazialer Schlüsselabschnitte untersucht: z.B. Termination II (MIS 5.5-6), Heinrich- und Dansgaard-Oeschger-Ereignisse, die Klimastabilität/-instabilität des letzten Interglazials, etc. Die Entwicklung stellt eine verlässlichen Altersmodells für das Sedimentprofil aus dem Tswaing-Kratersee dar. Mit diesem Projekt werden wir ein einzigartiges Archiv für ein besseres Verständnis der Klimaprozesse in der Südhemisphäre erstellen. Die erzeugten Daten werden in globale Synthesen wie den IGBP PEP III-Transekt eingearbeitet.
Das Projekt "RecyTiC - Ressourcenschonende Werkstoffkonzepte für TiC-haltige Verschleißkomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Durum Verschleißschutz GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel dieses Teilprojektes des Verbundvorhabens ist es, das in den anderen Teilprojekten aus Abfallprodukten wiedergewonnene Titankarbid als Ersatzkarbid für Wolframkarbid zu Beschichtungswerkstoffen wie Fülldrähte und Pulver weiterzuverarbeiten und so neue Verschleißschutzsysteme zu entwickeln. 2. Arbeitsplanung Der Arbeitsplan besteht aus 8 Arbeitspaketen , die in enger Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern abgearbeitet werden sollen. Hierbei werden die beigestellten Rohstoffe der Projektpartner mit unterschiedlichen Vorlegierungen gemischt und anschließend durch nachträgliche Agglomerations- und Sinterprozesse zu neuen karbidischen Legierungssystemen aufgearbeitet. Hiermit sollen anschließend Bauteilbeschichtungen verschiedener Anwendungsbereiche hergestellt werden. Hier geht es neben der Werkstoffanpassung insbesondere um die Optimierung der Auftragsverfahren Plasma-Transfer-Arc-Schweißen (PTA) und Fülldraht-Schweißen bis hin zur Verfolgung des Leistungspotenziales der neuen Werkstoffe in der praktischen Anwendung. Auf Basis eines grundlegenden Verständnisses der Recyclingvorgänge erscheint es somit möglich, Werkstoffe und Werkstoffkonzepte mit hoher Ressourceneffizienz umzusetzen. Ein erfolgreicher Projektabschluss würde darüber hinaus weitere neue Anwendungen generieren und hat das Potenzial, eine größere Unabhängigkeit deutscher Unternehmen vom weltweiten Rohstoffmarkt zu gewährleisten.
Das Projekt "AMaLiS - Alternative Materialien und Komponenten für aprotische Lithium/Sauerstoff-Batterien: Ionische Flüssigkeiten und Titancarbid-basierte Gasdiffusionselektroden in Kombination mit geschützten Li-Anoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM durchgeführt. Die Entwicklung von Post-Lithium-Ionen-Technologien, wie sie das Li/O2-System darstellt, eröffnet grundsätzliche neue Optionen für elektrische Energiespeicher mit hoher Energiedichte. Die Attraktivität einer wiederaufladbaren Li/O2-Batterie begründet sich in der hohen spezifischen Energie, womit sie als potentieller mobiler Stromspeicher im Rahmen einer zukünftigen Energieversorgung genutzt werden kann. Die Erforschung dieses Systems mit dem Ziel der Integration in Elektrofahrzeuge als auch dessen mögliche Einbindung in dezentrale Energieversorgungsansätze macht den Nutzen für den Standort Deutschland deutlich. Ziel des Teilvorhabens 'TiC-GDE' ist es, stabile, Kohlenstoff-freie Gasdiffusionselektroden herzustellen, die den vielfältigen Anforderungen der Sauerstoff-Redox-Chemie in den aprotischen Li/O2-Zellen gerecht werden. Des Weiteren sind neben geringen Materialkosten ebenso geringes Eigengewicht und gute Leitfähigkeit des Aktivmaterials der GDE entscheidende Faktoren, wobei TiC eine vielversprechende Option darstellt. In dem Teilvorhaben TiC-GDE werden folgende Fragestellungen untersucht: - Herstellung Kohlenstofffreier TiC-GDE - TiC als Aktivmaterial: Verarbeitungs- und Funktionstechnische Eigenschaften - Einfluss von Materialmodifikationen (TiC/TiN/TiO2) hinsichtlich der strukturellen Stabilität der GDE während der Sauerstoff-Reduktions- und Evolutions-Reaktion (ORR/OER) - Rolle der Entladeprodukte im Hinblick auf Wiederaufladung und Zyklisierbarkeit - Auswirkungen von Redox-Mediatoren auf Zelleffizienz und Systemstabilität - Zusammenspiel Ionische Flüssigkeiten und TiC-GDE: mechanistische Auswirkungen und Funktionalität - Systemverständnis unter realen Bedingungen: v.a. Einfluss von Feuchte und CO2 - Modifizierte Betriebsführung von Li/O2 Zellen zur Erhöhung der Zyklisierbarkeit und Systemstabilität.
Das Projekt "AUSTA-Autarke Umweltmeßstation - AUSTA-Grundlegende Untersuchungen sowie Entwicklungen von Analyseverfahren und Methoden für die Umweltmeßstation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IDC Geräteentwicklungsgesellschaft mbH durchgeführt. Ziel: Aufbau eines Prototypen für die autarke Messung, Erfassung und Dokumentation von Umweltparametern wie TOC, TIC, TNb, Nitrat, Nitrit, Sulfid, Sulfat, Ammonium in Wässern unter Einbeziehung mikrosystemtechnischer Komponenten. Zwischenergebnisse: - Verfahren zur Parameteranalyse wurden erarbeitet. - Deutliche Miniaturisierung im Vergleich zum Stand der Technik wurden erreicht. - Funktionsmuster ist aufgebaut, befindet sich im Test, wird aber noch optimiert.
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