Das Projekt "Teilprojekt 5: Suszeptoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AMG Mining AG durchgeführt. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, die Rezyklierbarkeit von Verbundbaustoffen zu verbessern. Dazu sollen aus mehreren Komponenten bestehende, mittels mineralischer Kleber zusammengefügte Verbundwerkstoffe so gestaltet werden, dass sie beim Rückbau oder bei der anschließenden Aufbereitung getrennt werden können. Die Verbindungen sollen durch Zugabe mikrowellensensibler Bestandteile modifiziert werden, um sie durch eine entsprechende Behandlung In Place oder In Plant trennen zu können. Das zu entwickelnde Verfahren könnte auch bei der Sanierung von Bauwerken genutzt werden. Die mikrowellensensiblen Zusätze dürfen den Primärverbund nicht beeinträchtigen, die Verwertung nicht störend beeinflussen und selbst keine kritischen Rohstoffe darstellen. Diese Forderungen sind erfüllbar, wenn Graphit, Siliciumcarbid oder Eisenoxide eingesetzt werden. Das Projekt wird von der BUW koordiniert. Alle in Zusammenhang mit der Entwicklung und dem Aufbau des Demonstrators stehenden Themen werden vom Fraunhofer ICT und der Firma MUEGGE GmbH (Mikrowellenspezialist) übernommen. Auswahl, Beschaffung und Untersuchung der Additive und Binder übernehmen die BUW, Baumit (Verbundwerkstoffe) und GK (Suzeptoren). Für Werkstoffuntersuchungen und Applikationsversuche ist das IAB verantwortlich.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Baustoffrecycling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Weimar, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde durchgeführt. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, die Rezyklierbarkeit von Verbundbaustoffen zu verbessern. Dazu sollen aus mehreren Komponenten bestehende, mittels mineralischer Kleber zusammengefügte Verbundwerkstoffe so gestaltet werden, dass sie beim Rückbau oder bei der anschließenden Aufbereitung getrennt werden können. Die Verbindungen sollen durch Zugabe mikrowellensensibler Bestandteile modifiziert werden, um sie durch eine entsprechende Behandlung In Place oder In Plant trennen zu können. Das zu entwickelnde Verfahren könnte auch bei der Sanierung von Bauwerken genutzt werden. Die mikrowellensensiblen Zusätze dürfen den Primärverbund nicht beeinträchtigen, die Verwertung nicht störend beeinflussen und selbst keine kritischen Rohstoffe darstellen. Diese Forderungen sind erfüllbar, wenn Graphit, Siliciumcarbid oder Eisenoxide eingesetzt werden. Das Projekt wird von der BUW koordiniert. Alle in Zusammenhang mit der Entwicklung und dem Aufbau des Demonstrators stehenden Themen werden vom Fraunhofer ICT und der Firma MUEGGE GmbH (Mikrowellenspezialist) übernommen. Auswahl, Beschaffung und Untersuchung der Additive und Binder übernehmen die BUW, Baumit (Verbundwerkstoffe) und GK (Suzeptoren). Für Werkstoffuntersuchungen und Applikationsversuche ist das IAB verantwortlich.
Das Projekt "SubsTungs - Substitution von Wolfram in Verschleißschutzschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Power AG durchgeführt. Bei starkem Abrasionsverschleiß, wie er im Umgang mit mineralischen Gütern häufig auftritt, haben sich auftraggeschweißte Hartverbundschichten bewährt. Deren hoher Verschleißwiderstand beruht darauf, dass harte Wolframkarbidpartikel (WC oder WC/W2C) in hohen Gehalten (bis zu 40 Vol. Prozent) einer metallischen Matrix auf meist Ni-Basis zugegeben werden. Die keramischen Wolframkarbide stellen sich furchenden mineralischen Partikeln in den Weg und sind aufgrund ihrer hohen Härte bei gleichzeitig hoher Bruchzähigkeit für den Verschleißwiderstand und die daraus resultierende Lebensdauer von Verschleißteilen verantwortlich. Da Wolfram gemäß mehrerer Studien zu den kritischen Rohstoffen gehört, ist das Gesamtziel des vorliegenden Verbundvorhabens die Entwicklung hochverschleißbeständiger wolframfreier Auftragschweißlegierungen. Wolframkarbid soll durch andere in Europa verfügbare und zugleich kostengünstige Hartstoffe ersetzt werden. Die Materialkosten der Auftragschweißung sollen zusätzlich durch die Substitution der bisher verwendeten Ni-Matrices erzielt werden. Es werden Fe-Basis-Matrices entwickelt. Als Hartstoffe werden Karbide, wie das hoch harte Siliziumkarbid, aber auch Oxide benutzt. Um sie ausreichend sicher in die Fe-Basis-Matrices einzubetten, müssen werkstofftechnische und technologische Untersuchungen durchgeführt werden. Werkstofftechnisch werden Transferschichten vorgesehen, die eine optimale chemisch/physikalische Bindung zu der Matrix auf Fe-Basisgarantieren. Diese Transferschichtensollen einerseits unerwünschte Reaktionen zwischen dem Hartstoff und Metallmatrix unterbinden und andererseits eine metallurgische Hartstoffeinbindung in die Metallmatrix ermöglichen. In einem ersten Schritt gilt es, geeignete Transferbeschichtungen mittels der physikalischen und chemischen Gasphasenabscheidung auf den zuvor ausgewählten Hartstoffpartikeln zu platzieren. Gleichzeitig wird eigens für diesen Zweck eine pulvermetallurgische Hartlegierung auf Fe-Basis entwickelt und diese durch Gasverdüsen hergestellt. Technologisch wird das Metallpulver in einem weiteren Prozessschritt mit den beschichteten Hartstoffen vermengt und zu einem schweißbaren Pulvergemisch sowie zu Fülldrähten weiterverarbeitet. Die hergestellten Schweißzusatzwerkstoffe mit alternativen Hartstoffen sollen zu Panzerschichten auf Baustahlsubstraten mit den Auftragtechnologien: autogenes-, Fülldraht-, PTA-, UP-Schweißen, Laserschweißen sowie mittels InduClad verarbeitet werden. Neben der Bewertung der hergestellten Panzerschichten bezüglich der tribologischen und mechanischen Eigenschaften unter Laborbedingungen gilt es, das Potential der neu entwickelten Panzerschichten unter realen Praxisbedingungen zu prüfen. Als Demonstrator wird auf Bauteile eines Schaufelrad-Gewinnungsgerätes; insbesondere auf Schneiden von Grabgefäßen zurückgegriffen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Recycling einer kostengünstigen Sägeslurry auf Wasserbasis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SiC Processing (Deutschland) GmbH durchgeführt. Das Projekt REWASI leistet einen Beitrag zur Entwicklung einer neuartigen, für den Silizium-Wafersäger bisher ungeahnt kostengünstigen Sägeslurry auf Wasserbasis. Das hier beschriebene Teilprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung der Slurry und dem Recycling der Gebrauchtslurry. Ebenso beschäftigt es sich mit dem Recycling des für Sägeprozesse bisher nicht mehr nutzbaren Abriebs (bestehend aus Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC) und Eisen (Fe)). AP 1 Herstellung einer wasserbasierten Slurry AP 1.1 Auswahl von Additiven zur Oberflächenmodifizierung der SiC-Partikel und zur Herstellung erster wasserbasierter Slurries im Labormaßstab AP 1.2 Entwicklung von Testprozeduren AP 1.3 Optimierung der Oberflächenmodifizierung der SiC-Partikel der wasserbasierten Slurry sowie Optimierung der Additive im Technikumsmaßstab AP 3 Entwicklung eines günstigen und effizienten Recyclingprozesses für SiC und Additive in Sägeschlämmen der wasserbasierte Slurry AP 3.1 Recycling von schneidfähigen SiC-Partikeln: Zyklonierung der Slurry, Zentrifugierung, Abwägen des wirtschaftlichen Nutzens beider Verfahren im Vergleich zur Qualitätsänderung; Bleichen des SiC mit Säuren oder Laugen und Filtration der gereinigten SiC-Partikel sowie des nicht nutzbaren Abriebs im Technikumsmaßstab AP 3.2 Recycling der Additive als Konzentrat oder umweltgerechte Zerstörung und Beseitigung der Additive im Technikumsmaßstab AP 3.3 Recycling der Bleichlösung; Reinigung des Wassers und Wiederverwertung in Neuslurry im Technikumsmaßstab AP 3.4 Begleitende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung AP 4 Entwicklung eines günstigen und effizienten Recyclingprozesses für Silizium aus SiC-haltigen Sägeschlämmen AP 4.1 Fest/Flüssig-Trennung im Technikumsmaßstab: Filtration des Abriebs. AP 4.2 Chemische Aufbereitung des Sägeabriebs durch Reinigung in Flüssigphase AP 4.3 Reduzierung des SiC-Gehaltes im Labormaßstab mit Schwerflüssigkeiten oder anderen Verfahren AP 4.4 Reduzierung des SiC-Gehaltes auf 10% im Technikumsmaßstab.
Das Projekt "SubsTungs - Substitution von Wolfram in Verschleißschutzschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Werkstoffe, Lehrstuhl Werkstofftechnik durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens SubsTungs ist die Entwicklung hochverschleißbeständiger, wolframfreier Auftragschweißlegierungen, in denen Wolframkarbid (kritisches Element) durch andere in Europa verfügbare und zugleich kostengünstige Hartstoffe ersetzt wird. Dies erscheint dadurch möglich, dass die bisher in Fe-Werkstoffen nicht einsetzbaren Hartstoffe durch funktionale Beschichtungen ummantelt werden, sodass sie stoffschlüssig in neu zu entwickelnde Metallmatrices platziert werden können. Zur Zielerreichung wird in einem ersten Schritt am Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr-Universität Bochum eine CVD-Anlage zur Partikelbeschichtung aufgebaut. Auf Basis von Beschichtungsversuchen bei Variation der Prozessparameter und verwendeten Präkursoren sollen über die Nanoindentation optimale Schichtsysteme evaluiert werden. Die beschichteten Hartstoffe sind in einem darauf folgenden Schritt mit dem neuentwickelten Metallpulver zu einem Schweißzusatzwerkstoff zu verarbeiten, der durch konventionelle Schweißverfahren (Autogen, MSG, UP) als Panzerschicht auf Stahlsubstrate aufgebracht werden soll.
Das Projekt "SubsTungs - Substitution von Wolfram in Verschleißschutzschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Fakultät 3, Lehrgebiet Fertigungstechnik durchgeführt. Bei starkem Abrasionsverschleiß, wie er im Umgang mit mineralischen Gütern häufig auftritt, haben sich auftraggeschweißte Hartverbundschichten bewährt. Deren hoher Verschleißwiderstand beruht darauf, dass harte Wolframkarbidpartikel (WC oder WC/W2C) in hohen Gehalten (bis zu 40 Vol.-Prozent) einer metallischen Matrix auf meist Ni-Basis zugegeben werden. Die keramischen Wolframkarbide stellen sich furchenden mineralischen Partikeln in den Weg und sind aufgrund ihrer hohen Härte bei gleichzeitig hoher Bruchzähigkeit für den Verschleißwiderstand und die daraus resultierende Lebensdauer von Verschleißteilen verantwortlich. Da Wolfram gemäß mehrerer Studien zu den kritischen Rohstoffen gehört, ist das Gesamtziel des vorliegenden Verbundvorhabens die Entwicklung hochverschleißbeständiger wolframfreier Auftragschweißlegierungen. Wolframkarbid soll durch andere in Europa verfügbare und zugleich kostengünstige Hartstoffe ersetzt werden. Die Materialkosten der Auftragschweißung sollen zusätzlich durch die Substitution der bisher verwendeten Ni-Matrices erzielt werden. Es werden Fe-Basis-Matrices entwickelt. Als Hartstoffe werden Karbide, wie das hoch harte Siliziumkarbid, aber auch Oxide benutzt. Um sie ausreichend sicher in die Fe-Basis-Matrices einzubetten, müssen werkstofftechnische und technologische Untersuchungen durchgeführt werden. Werkstoffiechnisch werden Transferschichten vorgesehen, die eine optimale chemisch/physikalische Bindung zu der Matrix auf Fe-Basisgarantieren. Diese Transferschichtensollen einerseits unerwünschte Reaktionen zwischen dem Hartstoff und Metallmatrix unterbinden und andererseits eine metallurgische Hartstoffeinbindung in die Metallmatrix ermöglichen. In einem ersten Schritt gilt es, geeignete Transferbeschichtungen mittels der physikalischen und chemischen Gasphasenabscheidung auf den zuvor ausgewählten Hartstoffpartikeln zu platzieren. Gleichzeitig wird eigens für diesen Zweck eine pulvermetallurgische Hartlegierung auf Fe-Basis entwickelt und diese durch Gasverdüsen hergestellt. Technologisch wird das Metalipulver in einem weiteren Prozessschritt mit den beschichteten Hartstoffen vermengt und zu einem schweißbaren Pulvergemisch sowie zu Fülldrähten weiterverarbeitet. Die hergestellten Schweißzusatzwerkstoffe mit alternativen Hartstoffen sollen zu Panzerschichten auf Baustahlsubstraten mit den Auftragstechnologien: autogenes-, Fülldraht-. PTA-, UP-Schweißen, Laserschweißen sowie mittels lnduClad verarbeitet werden. Neben der Bewertung der hergestellten Panzerschichten bezüglich der tribologischen und mechanischen Eigenschaften unter Laborbedingungen gilt es, das Potential der neu entwickelten Panzerschichten unter realen Praxisbedingungen zu prüfen. Als Demonstrator wird auf Bauteile des in einen Bild darstellten Gewinnungsgerätes; insbesondere auf Schneiden von Grabgefäßen zurückgegriffen.
Das Projekt "Reaktionskinetik von Precursoren fuer die Materialsynthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Materialabscheidungen aus der Gasphase (Chemical Vapor Deposition B CVD) sind weitverbreitete Verfahren in der Halbleiterfertigung und fuer die Herstellung neuer keramischer Materialien. Es ist moeglich, hochreine, duenne Schichten oder kleinste keramische Partikel mit homogener Groessenverteilung herzustellen. Viele der bekannten Silizium- oder Metalloxide, -karbide und -nitride werden durch solche Gasphasenprozesse erzeugt. Trotz des grossen Anwendungsgebietes fehlen meist detaillierte Kenntnisse der ablaufenden chemischen Reaktionen, so dass Verfahrensoptimierungen oftmals nur empirisch moeglich sind. Ziel des von der Alexander von Humboldt-Stiftung gefoerderten Projektes ist die Untersuchung einzelner Reaktionsschritte wichtiger Vorlaeufermolekuele (Precursoren) im Hinblick auf die Materialsynthese. Als Versuchsanlage dient ein UHV-Stosswellenrohr in Kombination mit der sensitiven Atom-Resonanz-Absorptions-Spektroskopie, einem Photolyselaser und einem Ring-Dye-Laser-Absorptionspektrometer. Die Einstellmoeglichkeit definierter Reaktionsbedingungen in einem Stosswellenrohr, die Reinheit der Anlage und die hohe Empfindlichkeit der optischen Messeinrichtung erlauben die Untersuchung elementarer Reaktionsschritte. Als Precursor wird Zinntetrachlorid (SnCl4) untersucht ,dass u.a. zur Herstellung von Halbleiterschichten aus SnO2 eingesetzt wird. In Stosswellenexperimenten wird der thermische Zerfall von SnCl4 untersucht, wobei die ersten Zerfallsschritte durch Messung freier Cl-Atome und die folgenden Schritte durch Messung von Sn-Atomen untersucht werden. Weiterhin sind bimolekulare Reaktionsschritte zur Oxidbildung von Interesse. Ein weiterer wichtiger Precursor ist TiCl4, dass zur Herstellung von keramischen TiN-Pulvern verwendet wird. Mithilfe von Ring-Dye-Laserabsorptionsmessungen sollen Reaktionen von TiN-Molekuelen untersucht werden, die fuer die Partikelbildung entscheidend sind.
Das Projekt "Teilvorhaben: Substrattechnologie für eine zuverlässige und effiziente Aufbautechnik von Mittelspannungsantrieben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von curamik electronics GmbH durchgeführt. Ziel Gesamtverbundes: Erschließung der Energieeinsparpotentiale von SiC-Leistungshalbleitern für Mittelspannungs-Stromrichter. Schwerpunkt Teilvorhaben: Optimierung der Substrattechnologie auf der Basis von AlN- und Si3N4-Keramiken in Hinsicht auf die thermische Performance, der Teilentladungsfestigkeit und der Zuverlässigkeit . Erforschung grundlegender Zusammenhänge und Fehlermechanismen mit dem Ziel einer Designoptimierung des Layouts bzgl. der oben genannten Parameter. Bei Si3N4-Substraten liegt der Forschungsschwerpunkt auf der Optimierung einer für den DCB-Prozess notwendigen Zwischenschicht. Die Zusammensetzung, der Schichtaufbau und die kristallinen Phasen wirken sich entscheidend auf die Eigenschaften des fertigen Substrates aus, um insbesondere die sehr guten mechanischen Eigenschaften dieser Keramik für eine hohe Zuverlässigkeit nutzbar zu machen. Substrattechnologie: Bei der AlN-Keramik soll die Zuverlässigkeit der Substrate verbessert werden. Dazu werden verschiedene Verfahren zur Herstellung eines Stufendesigns erarbeitet und bewertet. Si3N4-Substrate: Für die Optimierung der Zwischenschicht werden als erstes eine IST-Analyse und eine Ermittelung des Schadensbildes auf der Basis von REM- und XRD-Untersuchungen durchgeführt. Diese bilden die Basis für das Verständnis eines geeigneten Schichtaufbaues und dessen Optimierung. Zuverlässigkeit: Auf der Basis von FEM-Simulationen werden eine Vielzahl von Parametern untersucht und mit realen Messungen verglichen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Defektreduzierte 4H-SiC-Wafer für Leistungs-Bauelemente mit hoher Energieeffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SiCrystal AG durchgeführt. 1. Vorhabenziel Das vorgestellte Forschungsvorhaben 'Defektreduzierte 4H-SiC-Wafer für Leistungs-Bauelemente mit hoher Energieeffizienz' ist Teil des Verbundprojektes 'Neuartige Leistungs-Bauelemente mit hoher Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit auf Basis von Verbindungshalbleitern mit großer Bandlücke (NeuLand)' und setzt sich zum Ziel, mit einem erweiterten Grundlagenverständnis zur Defektentstehung Voraussetzungen zu schaffen, die es ermöglichen, Züchtungsprozesse zur Herstellung von 4H SiC Niedrigdefektsubstraten zu erforschen. Die Niedrigdefektsubstrate sind gekennzeichnet durch einen niedrigen Versetzungshaushalt und deutlich reduzierten Anteil an Volumendefekten, namentlich Kohlenstoffeinschlüsse. 2. Arbeitsplanung Zentraler Mittelpunkt der Projektarbeit ist das Erforschen von Zusammenhängen zur Vermeidung der Entstehung von Defekten. Wissenschaftliche Ansatzpunkte hierfür sind Untersuchungen zu thermo-mechanischen Verspannungen und Phasengleichgewicht zur Reduzierung von Versetzungen und Volumendefekten, gestützt durch ein zu erarbeitendes Modell zur Defektentstehung. Dementsprechend wurden in diesem Forschungsvorhaben 2 Arbeitsschwerpunkte definiert: AS1: Defekttheorie von SiC und Erarbeitung Charakterisierungsverfahren, AS2: Grundlagen der Züchtung von Niedrigdefektsubstraten. Im Arbeitsschwerpunkt AS3 erfolgt die Bereitstellung von 4H-SiC Substraten zur Evaluierung des Qualitätsfortschritts bei SiCrystal AG für die Projektpartner im Verbundprojekt NeuLand.
Das Projekt "Entwicklung von asbestfreien Reibbelaegen auf Kohlenstoffbasis in Form von kohlenstoffaserverstaerkten Kohlenstoffen und Kohlenstoff-Metall- bzw. Kohlenstoff-Metallcarbid-Verbundwerkstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schunk und Ebe durchgeführt. Herkoemmliche Reibbelaege basieren im wesentlichen auf Asbestfasern als Verstaerkungskomponente und einer Harzmatrix. Ziel des Vorhabens ist, die Asbestfasern durch umweltfreundliche Verstaerkungskomponenten, insbesondere durch Kohlenstoffasern zu substituieren, simultan mit dieser Entwicklung soll durch Substitution der Harzmatrix eine entscheidende Verlaengerung der Lebensdauer der Reibbelaege erreicht werden. Im einzelnen sollen zur Loesung des Problems folgende Wege eingeschlagen werden: 1) Entwicklung von kohlenstoffaserverstaerkten Kohlenstoffen; 2) Entwicklung von Kohlenstoff-Metall-Verbundwerkstoffen; 3) Entwicklung von Kohlenstoff-Metallcarbid-Verbundwerkstoffen. Fuer alle Entwicklungsrichtungen liegen einschlaegige Erfahrungen vor.
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