Das Projekt "Auslegung einer tubulären, mittels additiver Methoden und Extrusion gefertigten Elektrolysezelle - Teilvorhaben: Experimentelle Extrusion von tubulären Membranen auf zylinderförmige Titangrundkörper unterschiedlicher Geometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UNIWELL Rohrsysteme GmbH & Co. KG durchgeführt. Vorhabensbeschreibung Gesamtprojekt: Im Vorhaben 'Tubulyze' sollen die Vorteile einer innovativen Fertigungsstrategie im Bereich der Elektrolyse erforscht werden. Als erste Innovation wird der Einsatz der additiven Fertigung zur Erzeugung eines Elektroden-Grundgerüsts aus Titan untersucht. Daraufhin soll die geometrische Elektrodenoberfläche mittels Eloxierung erhöht und mittels Atomlagenabscheidung mit Kleinstmengen an Edelmetallkatalysator beschichtet. Im dritten Schritt soll die Ionenaustauschmembran auf die zylinderförmige Elektrode extrudiert. Nachdem eine vollständige Zelle gebaut und getestet wird, werden die experimentellen Performance-Parameter mit den Ergebnissen theoretischer Modellierungen verglichen. Die dadurch gewonnene Einsicht soll schlussendlich mit den durch den '3D-Druck' eröffneten außerordentlichen Möglichkeiten kombiniert werden, die Geometrie des Systems zu variieren, um bei niedrigem Überpotential eine hohe elektrokatalytische Aktivität (Stromstärke pro Masseneinheit Edelmetall) zu erreichen. Vorhabenbeschreibung Uniwell: Im Teilvorhaben sollen im Verfahren der Extrusion verschiedene tubuläre zylinderförmige Bauteile mit Ionenaustauschermembranen beschichtet werden. Im ersten Schritt sollen mithilfe eines speziell entwickelten Extrusionsaufbaus definiert dünne Schichten einer Ionenaustauschermembran auf Dummie Strukturen aufgebracht und anhand der gesammelten Daten auf unterschiedliche Geometrien und Porositäten der Bauteile erweitert werden. Die Versuche werden im Anschluss auf die Beschichtung von eloxierten Bauteilen ausgedehnt, auf Geometrie und Beschaffenheit des Demonstrators optimiert, und bis zum Schluss verbessert. Stromableiter sollen, bei Bedarf an die Bedingungen angepasst, extrudiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Erforschung der Additivierung der Grundöle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GS Electroplating GmbH durchgeführt. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Vorkonditionierung von Oberflächen zur Verbesserung von Reibungs- und Verschleißeigenschaften. Neben der Topographie spielt das Randzonengefüge unter einer tribologisch belasteten Oberfläche eine wichtige Rolle vor allem im niedrigsten Verschleißratenregime im Bereich weniger Nanometer pro Stunde. Im beantragten Projekt soll ein biobasierter Kühlschmierstoff verwendet werden, um beim Schleppschleifen Stahlproben und eloxierte Aluminiumproben chemisch vorzubehandeln. Wir untersuchen den Einfluss der chemischen Vorkonditionierung auf das Reibungs- und Verschleißverhalten im niedrigsten Verschleißratenregime. Dafür wird ein biobasierter Kühlschmierstoff entwickelt, der bei der Endbearbeitung mit den Metall- bzw. Metalloxidoberflächen reagiert. Im Fall der eloxierten Aluminiumproben wird der Schmierstoff auch in die prozessbedingte Porosität der anodisierten Oberfläche eingebracht. Hier wird eine Schmierwirkung entwickelt, wenn die bei der Endbearbeitung verschlossenen Poren durch die tribologische Belastung wieder geöffnet werden und Schmierstoff freigesetzt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Erprobung des Kühlschmierstoffes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OTEC Präzisionsfinish GmbH durchgeführt. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Vorkonditionierung von Oberflächen zur Verbesserung von Reibungs- und Verschleißeigenschaften. Neben der Topographie spielt das Randzonengefüge unter einer tribologisch belasteten Oberfläche eine wichtige Rolle vor allem im niedrigsten Verschleißratenregime im Bereich weniger Nanometer pro Stunde. Im beantragten Projekt soll ein biobasierter Kühlschmierstoff verwendet werden, um beim Schleppschleifen Stahlproben und eloxierte Aluminiumproben chemisch vorzubehandeln. Wir untersuchen den Einfluss der chemischen Vorkonditionierung auf das Reibungs- und Verschleißverhalten im niedrigsten Verschleißratenregime. Dafür wird ein biobasierter Kühlschmierstoff entwickelt, der bei der Endbearbeitung mit den Metall- bzw. Metalloxidoberflächen reagiert. Im Fall der eloxierten Aluminiumproben wird der Schmierstoff auch in die prozessbedingte Porosität der anodisierten Oberfläche eingebracht. Hier wird eine Schmierwirkung entwickelt, wenn die bei der Endbearbeitung verschlossenen Poren durch die tribologische Belastung wieder geöffnet werden und Schmierstoff freigesetzt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Erforschung und Formulierung neuer Kühlschmierstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ML LUBRICATION GmbH durchgeführt. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Vorkonditionierung von Oberflächen zur Verbesserung von Reibungs- und Verschleißeigenschaften. Neben der Topographie spielt das Randzonengefüge unter einer tribologisch belasteten Oberfläche eine wichtige Rolle vor allem im niedrigsten Verschleißratenregime im Bereich weniger Nanometer pro Stunde. Im beantragten Projekt soll ein biobasierter Kühlschmierstoff verwendet werden, um beim Schleppschleifen Stahlproben und eloxierte Aluminiumproben chemisch vorzubehandeln. Wir untersuchen den Einfluss der chemischen Vorkonditionierung auf das Reibungs- und Verschleißverhalten im niedrigsten Verschleißratenregime. Dafür wird ein biobasierter Kühlschmierstoff entwickelt, der bei der Endbearbeitung mit den Metall- bzw. Metalloxidoberflächen reagiert. Im Fall der eloxierten Aluminiumproben wird der Schmierstoff auch in die prozessbedingte Porosität der anodisierten Oberfläche eingebracht. Hier wird eine Schmierwirkung entwickelt, wenn die bei der Endbearbeitung verschlossenen Poren durch die tribologische Belastung wieder geöffnet werden und Schmierstoff freigesetzt wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Nachweis der tribologischen Funktionsfähigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, MikroTribologie Centrum Mikro TC durchgeführt. Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Vorkonditionierung von Oberflächen zur Verbesserung von Reibungs- und Verschleißeigenschaften. Neben der Topographie spielt das Randzonengefüge unter einer tribologisch belasteten Oberfläche eine wichtige Rolle vor allem im niedrigsten Verschleißratenregime im Bereich weniger Nanometer pro Stunde. Im beantragten Projekt soll ein biobasierter Kühlschmierstoff verwendet werden, um beim Schleppschleifen Stahlproben und eloxierte Aluminiumproben chemisch vorzubehandeln. Wir untersuchen den Einfluss der chemischen Vorkonditionierung auf das Reibungs- und Verschleißverhalten im niedrigsten Verschleißratenregime. Dafür wird ein biobasierter Kühlschmierstoff entwickelt, der bei der Endbearbeitung mit den Metall- bzw. Metalloxidoberflächen reagiert. Im Fall der eloxierten Aluminiumproben wird der Schmierstoff auch in die prozessbedingte Porosität der anodisierten Oberfläche eingebracht. Hier wird eine Schmierwirkung entwickelt, wenn die bei der Endbearbeitung verschlossenen Poren durch die tribologische Belastung wieder geöffnet werden und Schmierstoff freigesetzt wird.
Das Projekt "KMU-innovativ16 ECAR: Entwicklung einer Kompaktanlage (Prototyp) zur Ent-Arsenierung von Grund- bzw. Trinkwasser mit Hilfe elektrolytisch hergestellter Eisen- bzw. Aluminium-Ionen für Länder mit hoch belasteten Grund- bzw. Trinkwasser-Ressourcen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NECON GmbH Metallkonstruktionen durchgeführt. Viele Länder der Erde beklagen hohe Arsen-Gehalte im Trinkwasser. Eine Ent-Arsenierung ist dringend geboten. Bei der skizzierten Innovation sollen elektrolytisch aus phosphatierten Fe-Anoden bzw. aus eloxierten Al-Anoden hergestellte Fe-/ Al-Ionen mit den im Trinkw vorliegenden (AsO4)-Ionen zu Fe(AsO4) (Skorodit')- bzw. Fe3(AsO4)2 ('Symplesit')- bzw. Al(AsO4) ('Mansfieldit')-Mineralien auskristallisieren und über ein Feinfilter abfiltriert werden. Die exakten Fe-/Al-Konzentrationen sollen mittels einer speziellen Elektroden-Steuerung (Pulsweiten-Modulationssteuerung = PWM) generiert werden. Die Verbräuche von Anodenmaterial und von elektr. Energie sollen auf diese Weise deutlich minimiert werden. Auch das Arsen-haltige Abfallvolumen wird sich stark reduzieren und die Entsorgung erleichtern. Die Energieversorgung der Anlage soll über eine solare Stromquelle mit Batteriespeicher erfolgen, womit eine besondere Eignung für den Einsatz in Gebieten mit unzureichender Elektrizitäts-Versorgung gegeben ist. Die modulare Bauweise ermöglicht eine Anlagendimensionierung für beliebige, anwenderspezifische Anforderungen. Der Prototyp soll nach Fertigstellung in Peru in einem ersten Feldversuch getestet werden.
Das Projekt "Reduzierung umweltbelastender Stoffe bei der Herstellung eloxierter Aluminiumprodukte durch Einsatz des Mikrosatinierens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kühl Eloxal GmbH durchgeführt. Ziel dieses Projektes war es ein der E6-kompatibles Finish gemäß DIN 17611 durch eine mechanische anstatt einer chemischen Vorbehandlung zu erreichen. Dies ist aus umweltrelevanter Sicht wünschenswert, da hierdurch der Eintrag von Natriumaluminat, Natriumhydroxid und Aluminiumhydroxid in die Abwässer stark vermindert werden kann, sowie signifikante Erhöhung der Energieeffizienz des Eloxierverfahrens erreicht wird. Des Weiteren sollten bisher nicht retuschierbare Oberflächendefekte wie Stegabzeichnungen, Schweißnähte und Fehlstellen entfernt werden können. Daraus ergibt sich eine verbesserte Bauteilqualität und somit ein verminderter Ausschuss. Mittels der Mikrosatinieren genannten Verfahrenskombination aus Stahlen mit feiner Edelstahlkügelchen und stark verkürzter Beizdauer können seidenmatte Eloxaloberflächen erreicht werden, welche mit herkömmlich E6 gebeizten Oberflächen mindestens vergleichbar sind. Ein wesentlicher Vorteil sind die erzielten homogeneren Oberflächen, welche herstellungsbedingte Fehler wie Schweißnähte, Stegabzeichnungen und Ziehriefen, als auch mechanische Schäden wie Kratzer und Einkerbungen stark vermindern. Durch die stark verkürzte Beizzeit ergeben sich umweltrelevante Einsparungen der Beize (ca. 50%) und der entstehenden Abwasserschlämme (ca. 66%).
Das Projekt "Entwicklung eines mobilen Verfahrens zur Abwasser- und chemikalienfreien Fassadenreinigung mit Niedrigtemperatur-Atmosphärendruckplasmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Europäische Forschungsgemeinschaft Reinigungs- und Hygienetechnologie e.V. durchgeführt. Derzeit werden verschmutzte Fassaden meist mit Strahlverfahren gereinigt, bei denen entweder Wasser oder Gemische aus Wasser, Luft und festen Strahlmitteln eingesetzt werden. In Spezialfällen (z.B. bei der Graffitientfernung) werden auch toxikologisch und ökologisch nachteilige organische Lösemittel eingesetzt, wobei aufwändige Zusatzmaßnahmen des Arbeits- und Umweltschutzes erforderlich sind. Ein Nachteil der praxisüblichen wässrigen Strahlverfahren sind die hohen Personal- und Betriebskosten. Derartige Verfahren erfordern hohe Wassermengen, so dass in großem Umfang schadstoffbelastete Abwässer resultieren. Diese dürfen aufgrund der umweltrechtlichen Vorschriften nicht unaufbereitet in die Kanalisation bzw. in die Oberflächengewässer geleitet werden, sondern müssen je nach Schadstoffbelastung zusammen mit den eingesetzten Strahlmitteln aufwändig und zu hohen Kosten aufgefangen und aufbereitet bzw. entsorgt werden. Ferner führt der Einsatz wasserintensiver Fassaden-Reinigungs-verfahren je nach Porosität der Materialien zu starker Durchfeuchtung mit entsprechenden Folgeschäden. Darüber hinaus kann trotz der möglichen Anpassung der Strahlwirkung an Untergrund und Anschmutzung eine Materialschädigung der zu reinigenden Oberfläche durch Abrasion nicht vollständig verhindert werden. Eine Alternative zu den genannten Reinigungsverfahren bietet die Plasmatechnologie. Wie im abgeschlossenen Forschungsprojekt gezeigt, können typische Fassadenmaterialien, wie Klinker, Sandstein, Feinsteinzeug, Marmor, Granit, Eloxal und Edelstahl mit kaltem Atmosphärendruckplasma gereinigt werden. Ein mobiles Abwasser- und chemikalienfreies Reinigungsverfahren, das zugleich materialschonend ist, wurde hiermit entwickelt. Als typische Anschmutzungen wurden Graffitianschmutzungen (Acryl- und Kunstharzlacke) und künstliche Atmosphärenschmutze eingesetzt. Die angeschmutzten Proben wurden einer definierten Bewitterung (abwechselnde UV- Bestrahlung und Betauung) für 30 Tage ausgesetzt. Zur Erzielung einer guten Reinigungswirkung mittels Plasma wurden verschiedene Prozessgase (Druckluft, Argon, Stickstoff) eingesetzt und Prozessparameter variiert, darunter Düsengeometrie, Abstand Düse-Substrat, Vorschubgeschwindigkeit und Anzahl der Überfahrten. Bei Anwendung von Druckluft als Prozessgas wurde unter Einsatz eines hochenergetischen Druckluft-Plasmastrahls unter bestimmten Verfahrensbedingungen ein effektiver Abtrag von schwarzem, grünem und rotem Acryl- und Kunstharzlack, aber auch von Algen und Pilzen von bis zu 100% erreicht. Weißer und silbernen Acryllack konnten hingegen nur zu maximal 70% entfernt werden. Die untersuchten Materialien wurde dabei sowohl mechanisch als auch thermisch nicht geschädigt. Während der Plasmabehandlung wurden relativ niedrige Oberflächentemperaturen von 60 bis 80°C für mineralische bzw. 70° bis 115°C für metallische Substrate gemessen usw
Das Projekt "Microbial diversity and key activities at hydrothermal habitats of the Mid-Atlantic Ridge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR), Forschungsbereich 3: Marine Ökologie durchgeführt. Prospering microbial communities developing at hydrothermal vent sites are strictly dependent on the hydrothermal fluid flow. They are primary producers living at the expense of energy available in the reduced substrates provided by the geochemical processes of hydrothermal vents. Knowledge on mircrobial diversity and ecological niches at hydrothermal vent ecosystems is still fragmentary. The proposed work will focus on the diversity of microbial communities associated with hydrothermal vent habitats of the Mid-Atlantic Ridge and function related analysis of these communities. It will include eubacterial and archaeal diversity as well as diversity of functional genes of importance for these ecosystems, which code for CO2 fixation, aerobib methane oxidation (pmoA) and sulfur oxidation (soxB). The distribution of major representative groups of microoranisms along temperature and chemical gradients will be determined, important physiological functions will be measured, and the microorganisms involved in these transformations will be identified. The proposed work will include experimental set ups to investigate temperature adaptation of natural microbial communities within artificial temperature gradients, activity measurements with natural samples, isolation and characterisation of the pure cultures
Das Projekt "Entwicklung eines energiesparenden Oxidationsverfahrens zur Herstellung extrem fester Harteloxalschichten auf hochlegierten Aluminiumwerkstoffen mittels selbsterlernter Stromdichteregelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fischer Oberflächentechnik GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: In der Al-Produktion wird nur ein geringer Anteil eloxiert, da der Beschichtungsprozess energieintensiv und daher kostenträchtig ist. Hinzu kommt, dass das Eloxieren hochfester Al-Legierungen technisch problematisch ist. Dieses Marktsegment wird traditionell durch KMU's gedeckt, denen sich mit dem Einsatz des neuen Materials in Produktionsprozessen und Produktentwicklung weitere Marktfelder öffnen. Daher war das Ziel, ein Energie sparendes Verfahren zu entwickeln, das die Herstellung reproduzierbarer Oberflächenbeschichtungen mit hoher Güte erlaubt. Damit wird zugleich das Umweltentlastungspotential, das durch die leichten Werkstoffe, z.B. im Hinblick auf Energieeinsparung sowohl im Herstellungsprozess als auch während des Lebenszyklus' der Produkte, gegeben ist, erschlossen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die grundlegende Untersuchung bezog sich auf den Einfluss der Prozessparameter (Spannungs-/Stromregelung als Funktion der Zeit, Überlagerung der Gleichspannung mit Wechsel- und Gleichspannungen unterschiedlicher Frequenz bzw. Spannungspulsen, Temperatur) auf die erzielten Eigenschaften der Oberflächen (Schichtdicke, Härte, Homogenität, Abriebfestigkeit). Dabei stellte sich u.a. heraus, dass die Prozessführung zur Erreichung von hohen Oberflächengüten manuell nicht mehr möglich ist und daher eine automatische Prozesssteuerung zwingend erforderlich ist. Außerdem stellten sich zunächst unerkannt gebliebene Probleme dar, die in der Hauptsache das Gleichrichtersystem betrafen (Störfelder, Trägheit, Restwelligkeit). Die Probleme konnten durch umfangreiche Änderungen am Gleichrichtersystem schließlich behoben werden. Das Verfahren wurde an Werkstoffmustern unterschiedlicher Baugrößen, Oberflächenbeschaffenheiten, Topographien (Hohlkörper) und Legierungen erprobt, die anschließend auf ihre Oberflächengüte untersucht wurden. Fazit: Mit dem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projekt konnte eine wesentliche Grundlage zum verstärkten Einsatz von leichten Werkstoffen in industriellen Produktionsprozessen und Produkten geschaffen werden. Auf diese Weise kann die umweltentlastende Substitution von Stahlwerkstoffen durch leichte und leicht zu bearbeitende Al-Werkstoffe vorangetrieben werden. Mit dieser Basistechnologie tritt - neben den Umweltentlastungen - eine Stärkung der Wettbewerbssituation ein, die auch andere europäische Mitgliedsländer betreffen wird. Die mit Hilfe der DBU entwickelte Basistechnologie soll in einem europäischen Verbundprojekt, in das neben KMUs aus Belgien, England, Deutschland und Portugal auch namhafte Hochschulinstitute eingebunden sind, für ein breites industrielles Anwendungsspektrum ertüchtigt und weiterentwickelt werden.
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