Das Projekt "Durchführung von Rührversuchen mit Pulveraktivkohlen der Firma Chemviron" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Biberach, Institut für Geo und Umwelt durchgeführt. Von 2003 bis 2009 untersuchte die Hochschule Biberach in einem FuE-Vorhaben, wie und in welchem Umfang die organische Restverschmutzung im Ablauf kommunaler Kläranlagen mit Hilfe von Pulveraktivkohle weiter verringert werden kann. Ziel des Vorhabens war es, eine dauerhafte Unterschreitung der CSB-Ablaufwerte von 20 mg/L sicherzustellen. In Voruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass das Produkt'SAE Super' von Norit die höchsten Eliminationsraten hinsichtlich des DOC aufweist, weshalb diese Pulveraktivkohlesorte primär für die Versuche im Durchlaufbetrieb eingesetzt wurde. Mittlerweile zeigen jedoch auch andere Wettbewerber Interesse am Einsatz ihrer Pulveraktivkohleprodukte für diese Verfahrenstechnik. Da die Bewertung der Eliminationsleistung eines Produktes anhand eines Durchlaufversuchs vergleichsweise zeit- und kostenintensiv ist, wird zunächst ein Laborversuch durchgeführt: In biologisch gereinigtes Abwasser werden verschiedene Aktivkohlemengen des zu bewertenden Produktes sowie des Referenzproduktes (hier: Norit'SAE Super') zugegeben und 30 Minuten bzw. 24 Stunden lang gerührt. Nach dieser Zeit wird ein Teil der Probe membranfiltriert, sodass anschließend ein direkter Vergleich der noch vorhandenen, gelösten Verschmutzung möglich ist. Die Firma Chemviron beauftragte die Hochschule Biberach mit der Durchführung dieser Untersuchung, bei der sieben Aktivkohleprodukte des Herstellers getestet wurden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Prozessstrategie für das selektive Lasersintern von TPU und PBT und die in der Kaskade folgenden Technologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Neue Materialien Bayreuth GmbH durchgeführt. Die additive Fertigung erlaubt eine ressourceneffiziente Herstellung von individualisierbaren Produkten. Neben der Reduktion des Rohstoffeinsatzes nimmt auch das Thema Recycling eine zentrale Rolle ein. Insbesondere bei Konsumprodukten mit kurzen Austauschintervallen müssen ganzheitliche Recyclingstrategien entwickelt werden, um die additiven Technologien nachhaltig einsetzten zu können. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist daher die kaskadierte Wieder- und Weiterverarbeitung von thermoplastischem Polyurethan (TPU) und Polybutylentherephthalat (PBT) von den Pulverbett- über die Extrusionsverfahren bis hin zum formativen Spritzguss. Ziel des Vorhabens der NMB ist die Aufklärung der Verarbeitbarkeit der Materialien im Lasersinter-Prozess (LS) und am Ende der Kaskade im Spritzgießen sowie die Erarbeitung von angepassten Recyclingstrategien zusammen mit den anderen Projektpartnern für die beiden Materialien TPU und PBT entlang der Verarbeitungskette. Das Hauptaugenmerk der NMB liegt dabei auf der detaillierten Analyse und Optimierung des LS-Prozesses, um bei maximalen Eigenschaften ein hohes ökologisches Potential durch Wieder- und Weiterverwertung gewährleisten zu können. Durch die thermische Überwachung im Prozess mittels IR-Kamera sowie Möglichkeiten der thermischen (Dynamische Differenzkalorimetrie und thermogravimetrische Analyse) und rheologischen (Rotationsrheometer) Untersuchung hinsichtlich der Einflüsse zwischen Material und Bauteilen unterstützt die NMB die projektspezifische Materialentwicklung von AMP. Ebenso ist Aufgabe der NMB das Recycling des Materials sowie dessen Abbaumechanismen zu untersuchen, um dadurch die notwendigen Auffrischraten von Pulver oder Granulat ermitteln zu können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Materialentwicklung, Prozessentwicklung, Herstellung von Halbzeugmaterial, Qualitätssicherung und Technologiebewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gränges Powder Metallurgy GmbH durchgeführt. Die GPM als Hersteller von sprühkompaktierten Werkstoffen auf Aluminiumbasis erweitert mit der fortschreitenden Entwicklung der additiven Fertigung ihr Produktspektrum um Pulver zur Herstellung von 3D-gedruckten Bauteilen. Hier werden für die Zukunft immer mehr Funktionsbauteile in größeren Stückzahlen gefertigt. Dabei sind besonders Aluminiumlegierungen von Interesse, die nicht durch andere Verfahren hergestellt werden können. Besonders interessant ist die Entwicklung von Aluminium-Scandium-Legierungen, da mit diesen eine Vielzahl von Anwendungen erfüllt werden. Bisher war Scandium ein sehr teures Legierungselement, jedoch mit dem neuen Verfahren der Firma Rio Tinto werden die Kosten deutlich reduziert werden können. Die GPM wird in den kommenden Jahren hinsichtlich der durch dieses Projekt erhaltenden Erkenntnissen, die Aluminium Scandium Legierungen fertigen.
Das Projekt "Teilvorhaben: 3D-Druck festigkeitssteigernder Tragstrukturen für den Kupferdruckguss von Käfigläufern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Oerlikon AM Europe GmbH durchgeführt. Mit dem FuE-Vorhaben ATREA möchte Oerlikon AM Europe GmbH zur Steigerung der Energieeffizienz elektrischer Hochleistungsmotoren beitragen, und somit zur Energie- und Ressourceneffizienz in der Automobilindustrie und verwandten Sektoren beitragen. Durch den Einsatz 3D-gedruckter, hochstabiler Tragstrukturen soll die mechanische Festigkeit des aus Kupfer gefertigten Kurzschlussrings einer Asynchronmaschine erhöht werden, um höhere Umfangsgeschwindigkeiten und damit höhere Drehzahlen zu ermöglichen. Die eingesetzten Tragstrukturen müssen einerseits möglichst filigran gestaltet werden, um die elektrische Leitfähigkeit des aus Kupfer gefertigten Käfigläufers möglichst nur geringfügig zu beeinträchtigen. Andererseits muss sowohl im Betrieb als auch während des Kupferdruckguss-Fertigungsprozesses eine ausreichend hohe Festigkeit sichergestellt werden. Hierzu werden zunächst Probestrukturen aus kommerziell verfügbaren Pulvern im PBF-LB-Verfahren gedruckt, in Probekörper eingegossen und anschließend auf mechanische und elektrische Eigenschaften hin untersucht. Anschließend werden zwei verschiedene Konzepte in Form eines Prototypen realisiert und untersucht. Parallel dazu wird die Oerlikon AM Europe GmbH alternative Legierungen untersuchen, um im vorliegenden Zielkonflikt zwischen optimalen elektromagnetischen und mechanischen Eigenschaften einen Sweetspot zur Maximierung des Wirkungsgrades zu finden.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Lehrstuhl für Digital Additive Production durchgeführt. Um unsere Gesellschaft klimaneutral zu gestalten, werden in Zukunft große Mengen aus erneuerbaren Energien per Wasserelektrolyse hergestellter Wasserstoff benötigt werden. Aus diesem Grund sollen in HyInnoCells innovative poröse Transportschichten entwickelt werden, welche eine Schlüsselkomponente von Elektrolyseuren darstellen. Diese sollen in einem Additive Layer Manufacturing-Ansatz hergestellt werden, bei dem aus mehreren porösen Schichten eine Sandwichstruktur erzeugt wird. Zusätzlich sollen Beschichtungen für die porösen Schichten entwickelt werden, welche diese vor Korrosion schützen und die Kontaktwiderstände verringern sollen, um so Elektrolyseure mit höherem Wirkungsgrad sowie höherer Lebensdauer zu erhalten. Zur Auswahl vielversprechender Werkstoffe wird die additive Fertigung benutzt, um schnell beschichtete Strukturen aus verschiedenen Werkstoffen zu erzeugen und zu testen. Die Technologieentwicklung wird im Projekt mit Hinblick auf die spätere kontinuierliche Produktion durchgeführt, mit welcher Produktionskosten reduziert und die Elektrolyseure so schneller wettbewerbsfähig sein können. An der RWTH Aachen sind der Lehrstuhl für Digitale Additive Production (DAP) und der Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) beteiligt. Am DAP werden in einem Rapid-Prototyping-Ansatz poröse, beschichtete Strukturen verschiedener Werkstoffe und Werkstoffkombinationen additiv gefertigt, welche dann in elektrochemischen Tests auf ihre Eigenschaften getestet werden können. Die Fertigung geschieht in einer Multimaterialanlage, in welcher die porösen Strukturen mittels Laser Bed Powder Fusion (LPBF) hergestellt werden und mittels Aerosol-Jet-Printing mit verschiedenen metallischen Beschichtungen beschichtet werden. Der PEM begleitet das Projekt im Hinblick auf den möglichen Transfer der entwickelten porösen Transportschichten und der Fertigungstechnologie in die Fertigung von Brennstoffzellen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Materialentwicklung für Compound-Bipolarfolien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Im Projekt PolyFoleR werden neuartige, langlebige und kosteneffiziente, elektrisch leitfähig eingestellte Polymercompound-Folien für den Einsatz als Bipolarplatte (BPP) in elektrochemischen Reaktoren, insbesondere für Membran-Elektrolyseure und PEM-Brennstoffzellen (PEM: Proton Exchange Membrane), entwickelt. Ziel ist die Etablierung eines neuen, im Pulver-zu-Rolle Verfahren hergestellten Werkstoffs mit einzigartigen Material- und Produkteigenschaften für den Einsatz als BPP, die erhebliche Kostenvorteile gegenüber den bisher verwendeten Materialien aufweisen. Durch eine systematische Untersuchung sollen Wirkungsbeziehungen zwischen Materialien, Verarbeitung und Eigenschaften abgeleitet werden, die eine schnelle Adaption an geänderte Anforderungsprofile ermöglichen. Ein breites Material-Screening für die ausgewählten Anwendungen und der Aufbau einer Materialbibliothek sollen darüber hinaus die Grundlage schaffen, perspektivisch das breite Feld an Wasserstofftechnologien sowie weitere Anwendungsfelder adressieren zu können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Materialcharakterisierung für den Einsatz in elektrochemischen Reaktoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schäffler Technologies AG & Co. KG durchgeführt. Im Projekt PolyFoleR werden neuartige, langlebige und kosteneffiziente, elektrisch leitfähig eingestellte Polymercompound-Folien für den Einsatz als Bipolarplatte (BPP) in elektrochemischen Reaktoren, insbesondere für Membran-Elektrolyseure und PEM-Brennstoffzellen (PEM: Proton Exchange Membrane), entwickelt. Ziel ist die Etablierung eines neuen, im Pulver-zu-Rolle Verfahren hergestellten Werkstoffs mit einzigartigen Material- und Produkteigenschaften für den Einsatz als BPP, die erhebliche Kostenvorteile gegenüber den bisher verwendeten Materialien aufweisen. Durch eine systematische Untersuchung sollen Wirkungsbeziehungen zwischen Materialien, Verarbeitung und Eigenschaften abgeleitet werden, die eine schnelle Adaption an geänderte Anforderungsprofile ermöglichen. Ein breites Material-Screening für die ausgewählten Anwendungen und der Aufbau einer Materialbibliothek sollen darüber hinaus die Grundlage schaffen, perspektivisch das breite Feld an Wasserstofftechnologien sowie weitere Anwendungsfelder adressieren zu können.
Das Projekt "OekoMatBatt - Ökologisch und ökonomisch nachhaltige Materialien für die Kathoden- und Anodenbeschichtung in der Lithium-Ionen-Batterie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HOBUM Oleochemicals GmbH durchgeführt. Nachhaltiges Bindemittel für die Kathode der Lithium-Ionen-Batterie Die Säurehärtung von Epoxydharzen ist in vielen Industrien Standard. Insbesondere in der Elektronikindustrie sind säurehärtende Epoxy-Systeme weit verbreitet. Das Epoxysystem der Hobum wird aus Leinöl und anderen heimischen Pflanzenölen hergestellt. Epoxidiertes Leinöl (ELO) wird von der Hobum seit vielen Jahren in die Lackindustrie verkauft. Der Säurehärter Admerginsäure (ADA) kann darüber hinaus auch in Polyester und Alkydharzen eingesetzt werden. Das Epoxysystem besteht damit zu ca. 91% aus nachwachsendem Kohlenstoff. Die Kombination von ELO und ADA bietet viele Vorteile gegenüber derzeit verwendeten Systemen. Mit ADA ist ein flüssiger Säurehärter erhältlich. Dies ist für die Handhabung in der Batteriefabrik von großem Vorteil, da das Produkt problemlos in Tanks gelagert und durch Rohrleitungen gepumpt werden kann. Das Gemisch aus Säurehärter und Epoxidharz kann bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen von bis zu ca. 70 Grad Celsius ohne zu gelieren verarbeitet werden. In den Projekten BeBatt und LeiKonBin haben ELO und ADA ihre grundlegende Eignung als Bindemittel in der Kathode einer Lithium-Ionen-Batterie gezeigt. Stand der Technik ist der Einsatz von PVDF (Polyvinylidenfluorid). PVDF ist ein Pulver, das unter Rühren über mehrere Stunden in NMP (N-Methylpyrrolidon) gelöst werden muss. Der Vorteil des alternativen Binders besteht darin, dass das toxische Lösungsmittel NMP durch ein nicht toxisches Lösungsmittel ersetzt werden kann. Aufgrund der flüssigen Natur beider Komponenten kann aber auch die Menge an Lösungsmittel in der Slurry-Bereitung des Kathodenmaterials verringert werden. Das hier vorgestellte Teilprojekt soll dazu beitragen die Nachhaltigkeit der LIB Produktion zu verbessern. Das Recyceln der gebrauchten Batterien wird dadurch leichter, der Einsatz von weniger, nicht toxischem Lösungsmittel, verbessert die arbeitsmedizinische Situation bei der Herstellung.
Das Projekt "ProMIZ - Legierungs- und Struktur-Anoden: Prozess- und Materialentwicklung für eine Innovationslinie zur Zellherstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PlasmaTreat GmbH durchgeführt. Übergeordnetes Ziel ist die Prozess- und Materialentwicklung zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie (LIB) auf Basis einer legierungsbildenden Metallanode. Teilziel des Projektes ist der Einsatz der Atmosphärendruckplasmatechnik an verschiedenen Punkten der Prozesskette der LIB zur Verbesserung der Batterieperformance. Dabei soll zunächst die Folie gereinigt werden, um die Haftung nachfolgender Beschichtungsprozesse zu verbessern. Die Abscheidung einer organischen Schicht auf die Kupferelektroden soll die Oberfläche vor Korrosion schützen und haftvermittelnde Eigenschaften zur Verfügung stellen. Eine Strukturierung der Oberfläche durch Abscheidung nanoporöser Kupferschichten mittels Eingabe von Pulvern in das Plasma soll die Oberfläche der Elektrode vergrößern, die Legierungsbildung verbessern und das Dendritenwachstum reduzieren. Mit Hilfe einer Atmosphärendruckplasma-Sputtertechnik sollen Seed-Layer Schichten auf die Elektroden aufgebracht werden, um die Legierungsbildung zu verbessern. Die Anlagen werden in der Innovationslinie auf eine Verfahrgeschwindigkeit von 10 m/min und eine Breite von 30 cm hochskaliert.
Das Projekt "Herstellungswege für Natrium-Festkörperbatterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt. Na-basierte Festkörperbatterien zeigen einige Vorteile gegenüber der Lithium-Elektrochemie, insbesondere für stationäre Anwendungen. Durch die um Größenordnungen bessere Verfügbarkeit benötigter Rohstoffe und ihrer Umweltverträglichkeit können sie dabei einen wichtigen Beitrag zur Ressourceneffizienz und -schonung sowie vereinfachtem Recycling leisten. Die Nachteile existierender Hochtemperatur-Na-Batterien und -Zellkonzepte können mit Festkörperelektrolyten in Kombination mit metallischem Natrium als Anode sicher umgangen werden. Das Vorhaben hat sich zum Ziel gesetzt, durch die Verwendung leistungsfähiger Festelektrolyte (NaSICON, FZJ) und Kathodenwerkstoffe (IKTS) die Vorteile Na-basierter Systeme für die Festkörperbatterie mit Metallanode zu demonstrieren. Damit können Voraussetzungen für (i) niedrige Rohstoffkosten und effiziente Recyclingverfahren, (ii) den Einstieg von deutschen Unternehmen in eine anwendungsnahe Raumtemperatur-Na-Batterieentwicklung und (iii) die internationale wissenschaftliche und technologische Führerschaft auf diesem strategisch wichtigen Gebiet geschaffen werden. Basierend auf optimierten Materialien sollen innovative Produktionsverfahren, wie Elektrolytoberflächenstrukturierung im Mikro m-Bereich, Kathodendirektabscheidung in porösen Elektrolytstrukturen und Kaltsintern sowie die Verwendbarkeit von metallischem Natrium als Anode mit hoher Leistungsdichte für die Herstellung von Na-Festkörperbatterien entwickelt und demonstriert werden. Als Ergebnis des Projekts soll neben der funktionierenden Na-Niedertemperaturbatterie die industrialisierbare, technologische Prozesskette vom Pulver bis zur Batteriezelle stehen.
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