Das Projekt "Teilvorhaben 5: Analytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. Bei der Metallbearbeitung durch Drehen, Bohren, Fräsen oder Schleifen fallen mit Kühlschmierstoff behaftete Metallschlämme und -späne an. Im Vorhaben 'KOMPASS' wird ein Verfahren entwickelt, mit denen diese Metallschlämme und -späne, die hohe Ölgehalte und insbesondere auch höhere Anteile an wirtschaftsstrategischen Metallen (W, Ni, Nb, Mo, Cr, V, Co usw.) besitzen, umweltfreundlich von Kühlschmierstoffen (KSS) befreit und entölt werden. Basierend auf einem kontinuierlichen, im Gegenstrom betriebenen Reinigungsprozess unter Verwendung von Tensiden und Wasser erfolgt die Aufarbeitung der entölten Schlämme und Späne mit den darin enthaltenen Legierungselementen zu hochwertigen Wertstofffraktionen. Somit können diese, aufgrund ihres Ölgehaltes als gefährlich eingestufte Abfälle, dem Wertstoffkreislauf wieder zugeführt werden. Darüber hinaus soll das Bearbeitungsöl als wieder einsetzbarer Kühlschmierstoff zurückgewonnen werden. Zu Beginn des Projekts erfolgt die Charakterisierung der Ausgangsmaterialien Schleifschlämme und Späne sowohl bzgl. der Metallgehalte als auch der Kühlschmierstoffe. Mit Hilfe der existierenden Spänereinigungsanlage werden die optimalen Geometrien der Anlage sowie die Betriebsparameter, entsprechend den einzelnen Einsatzmaterialien bestimmt und darauf basierend zwei weitgehend automatisierte Demonstrationsanlagen errichtet. Eine Anlage soll als zentrale Einrichtung zur Spänereinigung dienen. Die zweite Anlage wird als mobile On-Site- Anlage konzipiert und dient zur Entölung von Schleifschlämmen direkt in den am Projekt beteiligten Unternehmen. Parallel zu den Optimierungsarbeiten wird anhand von Laboranalysen der Abreinigungsgrad und die Qualität der zurückgewonnenen Kühlschmierstoffe überprüft. Die analytischen Fragestellungen werden bevorzugt von IUTA bearbeitet. Belastbare Betrachtungen der Wertschöpfungskette und der Potentiale sowie die ökonomische und ökologische Bewertung des Verfahrens erfolgen zum Abschluss der Arbeiten.
Das Projekt "Entwicklung eines Glycerin-basierten biozidfreien Kühlschmierstoffs für die industrielle Metallbearbeitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik durchgeführt. Mineralöl ist heute noch immer die Basis für technische Schmierstoffe in Prozessen zur Metallbearbeitung. Die Nutzung der endlichen Ressource Mineralöl ist mit drastisch steigenden Rohstoffpreisen verbunden. Auch aufgrund der Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt sollte der Einsatz von Mineralöl möglichst vermieden werden. Mit der Entwicklung eines Kühlschmierstoffes auf der Basis von Glycerin und Wasser soll ein Fluid mit technisch guter Performance aber ohne die zuvor genannten Nachteile der Mineralölprodukte zur Verfügung gestellt werden. Es wird die Möglichkeit eröffnet, in einem bedeutenden Sektor der industriellen Produktion Mineralöl durch den nachwachsenden Rohstoff Glycerin zu ersetzen, der in großer Menge (400.000 t/a) als Beiprodukt in der Esteröl-/Biodieselherstellung anfällt und für den derzeit sinnvolle Verwendungsmöglichkeiten gesucht werden. Es ist abzusehen, dass Aspekte wie Werkstückkonditionierung, Recycling und Entsorgung deutlich umweltgerechter gehandhabt werden können. Außerdem ist die Eingliederung in eine kaskadische Nutzung denkbar. Glycerin ist unschädlich für den Menschen und macht dennoch eine Biozidadditivierung des KSS überflüssig, was bei den konventionellen KSS bereits durch die Umweltschutz-orientierte Gesetzgebung (EU-Pestizidverordnung, 2005, REACH, 2007) zu einem schwerwiegenden Problem geworden ist und zukünftig für sie einen Wettbewerbsnachteil gegenüber dem Glycerinfluid darstellen wird. Die Entwicklung eines neuen Schmierstoffs erfordert neben einer technischen Bewertung in Zerspanungsversuchen auch eine ökonomische Lebensweganalyse. In der Zerspanung mit geometrisch bestimmter und unbestimmter Schneide wird die technische Leistungsfähigkeit der wässrigen Glycerinlösung sowie die optimale Additivierung für die Zerspanung abgeleitet. Ferner wird das umweltentlastende Potential des Glycerinfluids im Vergleich zu mineralölhaltigen KSS im Rahmen eines Life Cycle Assessment (LCA) analysiert.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für kryogene MMS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FUCHS Schmierstoffe GmbH durchgeführt. Ein Großteil der spanenden Metallbearbeitungsprozesse wird aktuell durch große Mengen flüssiger Kühlschmierstoffe unterstützt. Aufgabe des Kühlschmierstoffs ist es, die Kühlung und Schmierung des Werkzeugs im Eingriff sicherzustellen sowie die Späne aus dem Bearbeitungsraum abzutransportieren. Die Anwendung konventioneller insbesondere wassermischbarer Kühlschmierstoffe in Zerspanungsprozessen wirkt sich negativ auf ökonomische und ökologische Faktoren sowie auf die Gesundheit der Mitarbeiter am Arbeitsplatz aus. Aus fertigungstechnischer Sicht stoßen konventionelle Kühlschmierstrategien bei der Bearbeitung neuartiger Hochleistungswerkstoffe an ihre Leistungsgrenzen. Ein Ansatz konventionelle Kühlschmierstoffe im spanenden Bearbeitungsprozess zu ersetzen bietet sowohl die Minimalmengenschmierung als auch die kryogene Kühlung mittels CO2. In diesem Projekt soll die Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für die kryogene Zerspanung kombiniert mit Minimalmengenschmierung durchgeführt werden. Im Fokus stehen dabei Prozesse mit geometrisch bestimmter Schneide. Ziel ist es, anwendungsnah Schmierstoffe biologischen Ursprungs für die kryogene Minimalmengenschmierung zu entwickeln, diese bedarfsgerecht zu additivieren und zu optimieren. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sowohl die Werkzeugstandzeit als auch Zeitspanvolumina im Vergleich zu konventioneller Überflutungskühlung gesteigert werden können. Die dadurch erreichbaren ökologischen Verbesserungen stellen den Kern dieses Projektes dar. Industrielle Anwender sollen dahingehend unterstützt werden, dass Bearbeitungsprozesse mit aktuell konventioneller Überflutungskühlung auf Minimalmengenschmierung in Kombination mit kryogener CO2 Kühlung umgestellt werden können. Dadurch werden sowohl ökonomische und ökologische Vorteile erzielt als auch die Leistungsfähigkeit der Fertigungsprozesse erhöht.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für kryogene MMS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rhenus Lub GmbH & Co KG durchgeführt. Ein Großteil der spanenden Metallbearbeitungsprozesse wird aktuell durch große Mengen flüssiger Kühlschmierstoffe unterstützt. Aufgabe des Kühlschmierstoffs ist es, die Kühlung und Schmierung des Werkzeugs im Eingriff sicherzustellen sowie die Späne aus dem Bearbeitungsraum abzutransportieren. Die Anwendung konventioneller insbesondere wassermischbarer Kühlschmierstoffe in Zerspanungsprozessen wirkt sich negativ auf ökonomische und ökologische Faktoren sowie auf die Gesundheit der Mitarbeiter am Arbeitsplatz aus. Aus fertigungstechnischer Sicht stoßen konventionelle Kühlschmierstrategien bei der Bearbeitung neuartiger Hochleistungswerkstoffe an ihre Leistungsgrenzen. Ein Ansatz konventionelle Kühlschmierstoffe im spanenden Bearbeitungsprozess zu ersetzen bietet sowohl die Minimalmengenschmierung als auch die kryogene Kühlung mittels CO2. In diesem Projekt soll die Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für die kryogene Zerspanung kombiniert mit Minimalmengenschmierung durchgeführt werden. Im Fokus stehen dabei Prozesse mit geometrisch bestimmter Schneide. Ziel ist es, anwendungsnah Schmierstoffe biologischen Ursprungs für die kryogene Minimalmengenschmierung zu entwickeln, diese bedarfsgerecht zu additivieren und zu optimieren. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sowohl die Werkzeugstandzeit als auch Zeitspanvolumina im Vergleich zu konventioneller Überflutungskühlung gesteigert werden können. Die dadurch erreichbaren ökologischen Verbesserungen stellen den Kern dieses Projektes dar. Industrielle Anwender sollen dahingehend unterstützt werden, dass Bearbeitungsprozesse mit aktuell konventioneller Überflutungskühlung auf Minimalmengenschmierung in Kombination mit kryogener CO2 Kühlung umgestellt werden können. Dadurch werden sowohl ökonomische und ökologische Vorteile erzielt als auch die Leistungsfähigkeit der Fertigungsprozesse erhöht.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Validierung biobasierter Schmierstoffe für kryogene MMS beim Fräsen und Bohren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gühring KG - FuE-Zentrum durchgeführt. Ein Großteil der spanenden Metallbearbeitungsprozesse wird aktuell durch große Mengen flüssiger Kühlschmierstoffe unterstützt. Aufgabe des Kühlschmierstoffs ist es, die Kühlung und Schmierung des Werkzeugs im Eingriff sicherzustellen sowie die Späne aus dem Bearbeitungsraum abzutransportieren. Die Anwendung konventioneller insbesondere wassermischbarer Kühlschmierstoffe in Zerspanungsprozessen wirkt sich negativ auf ökonomische und ökologische Faktoren sowie auf die Gesundheit der Mitarbeiter am Arbeitsplatz aus. Aus fertigungstechnischer Sicht stoßen konventionelle Kühlschmierstrategien bei der Bearbeitung neuartiger Hochleistungswerkstoffe an ihre Leistungsgrenzen. Ein Ansatz konventionelle Kühlschmierstoffe im spanenden Bearbeitungsprozess zu ersetzen bietet sowohl die Minimalmengenschmierung als auch die kryogene Kühlung mittels CO2. In diesem Projekt soll die Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für die kryogene Zerspanung kombiniert mit Minimalmengenschmierung durchgeführt werden. Im Fokus stehen dabei Prozesse mit geometrisch bestimmter Schneide. Ziel ist es, anwendungsnah Schmierstoffe biologischen Ursprungs für die kryogene Minimalmengenschmierung zu entwickeln, diese bedarfsgerecht zu additivieren und zu optimieren. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sowohl die Werkzeugstandzeit als auch Zeitspanvolumina im Vergleich zu konventioneller Überflutungskühlung gesteigert werden können. Die dadurch erreichbaren ökologischen Verbesserungen stellen den Kern dieses Projektes dar. Industrielle Anwender sollen dahingehend unterstützt werden, dass Bearbeitungsprozesse mit aktuell konventioneller Überflutungskühlung auf Minimalmengenschmierung in Kombination mit kryogener CO2 Kühlung umgestellt werden können. Dadurch werden sowohl ökonomische und ökologische Vorteile erzielt als auch die Leistungsfähigkeit der Fertigungsprozesse erhöht.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für kryogene MMS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Blaser Swisslube GmbH durchgeführt. Ein Großteil der spanenden Metallbearbeitungsprozesse wird aktuell durch große Mengen flüssiger Kühlschmierstoffe unterstützt. Aufgabe des Kühlschmierstoffs ist es, die Kühlung und Schmierung des Werkzeugs im Eingriff sicherzustellen sowie die Späne aus dem Bearbeitungsraum abzutransportieren. Die Anwendung konventioneller insbesondere wassermischbarer Kühlschmierstoffe in Zerspanungsprozessen wirkt sich negativ auf ökonomische und ökologische Faktoren sowie auf die Gesundheit der Mitarbeiter am Arbeitsplatz aus. Aus fertigungstechnischer Sicht stoßen konventionelle Kühlschmierstrategien bei der Bearbeitung neuartiger Hochleistungswerkstoffe an ihre Leistungsgrenzen. Ein Ansatz konventionelle Kühlschmierstoffe im spanenden Bearbeitungsprozess zu ersetzen bietet sowohl die Minimalmengenschmierung als auch die kryogene Kühlung mittels CO2. In diesem Projekt soll die Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für die kryogene Zerspanung kombiniert mit Minimalmengenschmierung durchgeführt werden. Im Fokus stehen dabei Prozesse mit geometrisch bestimmter Schneide. Ziel ist es, anwendungsnah Schmierstoffe biologischen Ursprungs für die kryogene Minimalmengenschmierung zu entwickeln, diese bedarfsgerecht zu additivieren und zu optimieren. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sowohl die Werkzeugstandzeit als auch Zeitspanvolumina im Vergleich zu konventioneller Überflutungskühlung gesteigert werden können. Die dadurch erreichbaren ökologischen Verbesserungen stellen den Kern dieses Projektes dar. Industrielle Anwender sollen dahingehend unterstützt werden, dass Bearbeitungsprozesse mit aktuell konventioneller Überflutungskühlung auf Minimalmengenschmierung in Kombination mit kryogener CO2 Kühlung umgestellt werden können. Dadurch werden sowohl ökonomische und ökologische Vorteile erzielt als auch die Leistungsfähigkeit der Fertigungsprozesse erhöht.
Das Projekt "Teilvorhaben 7: Validierung biobasierter Schmierstoffe für kryogene MMS beim Drehen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schäffler Technologies AG & Co. KG durchgeführt. Ein Großteil der spanenden Metallbearbeitungsprozesse wird aktuell durch große Mengen flüssiger Kühlschmierstoffe unterstützt. Aufgabe des Kühlschmierstoffs ist es, die Kühlung und Schmierung des Werkzeugs im Eingriff sicherzustellen sowie die Späne aus dem Bearbeitungsraum abzutransportieren. Die Anwendung konventioneller insbesondere wassermischbarer Kühlschmierstoffe in Zerspanungsprozessen wirkt sich negativ auf ökonomische und ökologische Faktoren sowie auf die Gesundheit der Mitarbeiter am Arbeitsplatz aus. Aus fertigungstechnischer Sicht stoßen konventionelle Kühlschmierstrategien bei der Bearbeitung neuartiger Hochleistungswerkstoffe an ihre Leistungsgrenzen. Ein Ansatz konventionelle Kühlschmierstoffe im spanenden Bearbeitungsprozess zu ersetzen bietet sowohl die Minimalmengenschmierung als auch die kryogene Kühlung mittels CO2. In diesem Projekt soll die Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für die kryogene Zerspanung kombiniert mit Minimalmengenschmierung durchgeführt werden. Im Fokus stehen dabei Prozesse mit geometrisch bestimmter Schneide. Ziel ist es, anwendungsnah Schmierstoffe biologischen Ursprungs für die kryogene Minimalmengenschmierung zu entwickeln, diese bedarfsgerecht zu additivieren und zu optimieren. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sowohl die Werkzeugstandzeit als auch Zeitspanvolumina im Vergleich zu konventioneller Überflutungskühlung gesteigert werden können. Die dadurch erreichbaren ökologischen Verbesserungen stellen den Kern dieses Projektes dar. Industrielle Anwender sollen dahingehend unterstützt werden, dass Bearbeitungsprozesse mit aktuell konventioneller Überflutungskühlung auf Minimalmengenschmierung in Kombination mit kryogener CO2 Kühlung umgestellt werden können. Dadurch werden sowohl ökonomische und ökologische Vorteile erzielt als auch die Leistungsfähigkeit der Fertigungsprozesse erhöht.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Validierung biobasierter Schmierstoffe für kryogene MMS beim Drehen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG durchgeführt. Ein Großteil der spanenden Metallbearbeitungsprozesse wird aktuell durch große Mengen flüssiger Kühlschmierstoffe unterstützt. Aufgabe des Kühlschmierstoffs ist es, die Kühlung und Schmierung des Werkzeugs im Eingriff sicherzustellen sowie die Späne aus dem Bearbeitungsraum abzutransportieren. Die Anwendung konventioneller insbesondere wassermischbarer Kühlschmierstoffe in Zerspanungsprozessen wirkt sich negativ auf ökonomische und ökologische Faktoren sowie auf die Gesundheit der Mitarbeiter am Arbeitsplatz aus. Aus fertigungstechnischer Sicht stoßen konventionelle Kühlschmierstrategien bei der Bearbeitung neuartiger Hochleistungswerkstoffe an ihre Leistungsgrenzen. Ein Ansatz konventionelle Kühlschmierstoffe im spanenden Bearbeitungsprozess zu ersetzen bietet sowohl die Minimalmengenschmierung als auch die kryogene Kühlung mittels CO2. In diesem Projekt soll die Entwicklung biobasierter Schmierstoffe für die kryogene Zerspanung kombiniert mit Minimalmengenschmierung durchgeführt werden. Im Fokus stehen dabei Prozesse mit geometrisch bestimmter Schneide. Ziel ist es, anwendungsnah Schmierstoffe biologischen Ursprungs für die kryogene Minimalmengenschmierung zu entwickeln, diese bedarfsgerecht zu additivieren und zu optimieren. Dadurch soll sichergestellt werden, dass sowohl die Werkzeugstandzeit als auch Zeitspanvolumina im Vergleich zu konventioneller Überflutungskühlung gesteigert werden können. Die dadurch erreichbaren ökologischen Verbesserungen stellen den Kern dieses Projektes dar. Industrielle Anwender sollen dahingehend unterstützt werden, dass Bearbeitungsprozesse mit aktuell konventioneller Überflutungskühlung auf Minimalmengenschmierung in Kombination mit kryogener CO2 Kühlung umgestellt werden können. Dadurch werden sowohl ökonomische und ökologische Vorteile erzielt als auch die Leistungsfähigkeit der Fertigungsprozesse erhöht.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Industrielle Anwendung und Verwertung der Wertstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Federal-Mogul Burscheid GmbH durchgeführt. In dem beantragten Vorhaben sollen zwei weitgehend automatisierte Demonstrationsanlagen entwickelt, gebaut und optimiert werden, mit denen Schlämme und -späne aus der Metallbearbeitung mit höheren Ölgehalten und mit höheren Anteilen an wirtschaftsstrategischen Metallen (W, Ni, Nb, Mo, Cr, V, Co usw.) auf eine umweltfreundliche Art und Weise von Kühlschmierstoffen befreit werden können. Der anfallende Schleifschlamm soll soweit von Öl und Feuchtigkeit befreit werden (größer als 1% Restölgehalt), sodass er Brikettiert und im Schmelzbetrieb der Gießerei als Wertstoff wieder eingesetzt werden kann. Der Arbeitsplan sieht eine umfangreiche Beteiligung des branchenübergreifend strukturierten Konsortiums vor und gliedert sich in sechs Arbeitspakete. Als wissenschaftliche und technische Basis der erforderlichen Versuche werden zunächst alle Ausgangsmaterialien detailliert charakterisiert. In den Arbeitspaketen zwei und drei wird der bestehende Anlagenprototyp hinsichtlich des Einsatzes unterschiedlicher Materialien optimiert und es werden stabile Betriebsparameter identifiziert. Nach erfolgreicher Technikumsphase werden zwei Demonstrationsanlagen gebaut und im industriellen Umfeld erprobt und weiterentwickelt. Sämtliche Versuche, sowohl im Technikums- als auch im Betriebsmaßstab, werden wissenschaftlich analytisch begleitet, um die erzielten Erfolge zu dokumentieren. Abschließend wird das Verfahren unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten bewertet und ein entsprechendes Geschäftsmodell für eine breite und auf die Anforderungen der Kunden zugeschnittene industrielle Umsetzung entwickelt. Die sortenreine Menge an Schleifschlamm wird bei Federal Mogul erzeugt, teilweise voraufbereitet und / oder als prozessfeuchter Schleifschlamm für die Aufbereitungsversuche bereitgestellt. Der aufbereitete Wertstoff wird als Gattierungsgut für die Herstellung der Gusseisenschmelze eingesetzt. Die qualitativen Ergebnisse werden bewertet (analytisch und metallographisch).
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Industrielle Anwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RHM Rohstoff- und Handelsgesellschaft mbH durchgeführt. In dem beantragten Vorhaben soll eine weitgehend automatisierte Demonstrationsanlage entwickelt, gebaut und optimiert werden, mit der Schlämme und -Späne aus der Metallbearbeitung mit höheren Ölgehalten und insbesondere mit höheren Anteilen an wirtschaftsstrategischen Metallen (W, Ni, Nb, Mo, Cr, V, Co usw.) auf eine umweltfreundliche Art und Weise von Kühlschmierstoffen befreit werden können. Basierend auf einem kontinuierlichen Gegenstrom-Reinigungsprozess werden, unter Verwendung von Reinigungsmitteln und Wasser, die Schlämme und Späne mit den darin enthaltenen teuren Legierungselementen in hochwertige Wertstofffraktionen überführt und verlieren damit ihren Status als gefährlich eingestufter Abfall (gemäß Abfallverzeichnis-Verordnung). Das Teilprojekt 1 umfasst die industrielle und wirtschaftliche Umsetzung der Ergebnisse des Vorhabens. Auf der Basis von Potenzialanalysen werden Kunden sowie deren Mengen an Schlämmen und Spänen identifiziert, die mit der zu entwickelnden Demonstrationsanlage entölt, unter Umständen brikettiert oder aber auch lose dem Wertstoffkreislauf wieder zugeführt werden können. Der Arbeitsplan gliedert sich in sechs Arbeitspakete. In den Arbeitspaketen 1-3 werden zunächst alle Ausgangsmaterialien detailliert charakterisiert und an einer bestehenden Prototypanlage, die für die verschiedenen Materialien charakteristischen Parameter ermittelt, auf deren Basis die Anlage hinsichtlich des Einsatzes unterschiedlicher Materialien auf einen stabilen Anlagenbetrieb hin optimiert werden kann. Basierend auf diesen Ergebnissen werden in den Arbeitspaketen 4-6 zwei Demonstrationsanlagen (UDE, RHM) gebaut, im industriellen Umfeld erprobt, weiterentwickelt und unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten bewertet. Für einen dauerhaften industriellen Einsatz ist es wichtig, dass durch das Recycling der entölten Schlämme und Späne wirtschaftliche Vorteile für die entsprechenden Unternehmen generiert werden.
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