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Hocheffizientes Recycling von Li-Ionen Aktivmaterialien aus Rund- und Knopfzellen

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilvorhaben: Simulation und Optimierung der Gefüge und Eigenschaften für Legierungen mit höheren Anteilen an Begleitelementen aus Recyclingmaterial

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilprojekt: Verbessertes Verständnis über den Einfluss von Rezyklat auf die Gießeigenschaften und mechanischen Kennwerte

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilvorhaben: Auswirkungen des Rezyklatanteils auf das Gefüge, Gießverhalten und die Korrosionseigenschaften ausgewählter Aluminiumlegierungen

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilprojekt: Validierung der industriellen Prozessfähigkeit v. Aluminiumgusslegierungen mit erhöhtem Recyclinganteil im Sand- und Kokillenguss

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere die Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer sowie den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmechanische und technologische Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende und industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. Im Rahmen des geplanten Vorhabens sind zunächst auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 und AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink, sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht. Mittels Gießversuchen werden Speisungs- und Erstarrungsbedingungen, sowie die Werkstoffeigenschaften und Bauteillebensdauer untersucht. Abschließend werden kritische Elementgrößen und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Recyclatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Innovative Organisations- und Finanzierungsmodelle für die energetische Modernisierung von Mehrfamilienhäusern, Teilprojekt: Entwicklung und Auslegung von Autoklav-Werkzeugen sowie Vakuumspannvorrichtungen zur Bauteilnachbearbeitung

Das Ziel des Verbundvorhabens Re-CIRC-Form ist die Entwicklung eines Kreislaufprozesses zur Reduktion von CO2-Emissionen bei der Herstellung von strukturoptimierten Formwerkzeugen für die Herstellung von FVK Bauteilen (RTM-, RIM-, Autoklav und Thermoformwerkzeuge sowie Spannvorrichtungen) mittels ökologisch hergestellter (biobasierter), thermoplastischer Kunststoffe im additiven SEAM Fertigungsverfahren mit anschließender schlichtender Nachbearbeitung von Funktionsflächen. Als Ausgangsbasis für den abschließenden Recyclingprozess erfolgt ein schonendes Zermahlen der ihr Lebenszyklusende erreichten Werkzeuge zu leicht schmelzbarem Mahlgut. Anschließend erlaubt die additive Fertigung die Verwendung des Regranulats mit deutlich höheren Rezyklatanteilen in weniger stark belasteten Bereichen der hiermit gefertigten Formen und Werkzeuge. Cotesa wird im Projekt Expertise in der Anwendung von 3D gedruckten Autoklavformen im Einsatzbereich von ca. 180°C aufbauen. Hierzu zählt vor allem die Auslegung unter Berücksichtigung und Kompensation der Wärmedehnung aber auch die Herstellung und Bearbeitung der Formen sowie die Anwendung zu Bauteilherstellung. Für Autoklav Werkzeuge muss ein geschrumpftes Werkzeug hergestellt werden, dass sich während des Prozesses bei 180°C auf Sollgeometrie ausdehnt. Dabei werden auch hohe Anforderungen an die Vakuumdichtheit und damit höchste Anforderungen an den 3D-Druck Prozess gestellt. Im Projekt soll auch untersucht werden, inwieweit ein gedrucktes Werkzeug aufgrund der durch die geringere Masse bedingten schnelleren Werkzeugtemperierung ein besseres Folgen der Druck-Temperaturkurven im Autoklav-Zyklus im Vergleich zu einem konventionellen Werkzeug ermöglicht. Auch an die thermische Beständigkeit von Autoklav-Werkzeugen aus Kunststoffen werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Hier gilt es, geeignete Materialien für die Prozesskette zu finden, die sich im 3D Druck möglichst gut verarbeiten lassen, aber auch eine hohe Trennmittelbeständig haben

Innovative Organisations- und Finanzierungsmodelle für die energetische Modernisierung von Mehrfamilienhäusern, Teilprojekt: Entwicklung und Auslegung von Thermoformwerkzeugen sowie Vakuumspannvorrichtungen zur Bauteilnachbearbeitung

Das Ziel des Verbundvorhabens Re-CIRC-Form ist die Entwicklung eines Kreislaufprozesses zur Reduktion von CO2-Emissionen bei der Herstellung von strukturoptimierten Formwerkzeugen für die Herstellung von FVK Bauteilen (RTM-, RIM-, Autoklav und Thermoformwerkzeuge sowie Spannvorrichtungen) mittels ökologisch hergestellter (biobasierter), thermoplastischer Kunststoffe im additiven SEAM Fertigungsverfahren mit anschließender schlichtender Nachbearbeitung von Funktionsflächen. Als Ausgangsbasis für den abschließenden Recyclingprozess erfolgt ein schonendes Zermahlen der ihr Lebenszyklusende erreichten Werkzeuge zu leicht schmelzbarem Mahlgut. Anschließend erlaubt die additive Fertigung die Verwendung des Regranulats mit deutlich höheren Rezyklatanteilen in weniger stark belasteten Bereichen der hiermit gefertigten Formen und Werkzeuge. Die GEISS AG fokussiert sich auf die Entwicklung von Thermoformwerkzeugen und Spannvorrichtungen. Beim Thermoformverfahren handelt es sich um einen Prozess, bei dem das Werkzeug und das Material kontinuierlich einer thermischen Beanspruchung unterliegt. Dabei verändert sich durch den orthotropen Aufbau des gedruckten Werkzeuges auch die Dimensionsstabilität bei Erwärmung. Daher muss voraussichtlich Kühlwasser durch Kanäle unter die Formoberfläche eingeleitet werden, sodass eine gleichmäßige Temperierung des Werkzeuges sicherstellt wird. In diesem Zusammenhang sind u.a. Untersuchungen zum Strömungs- und Abkühlverhalten notwendig, um Hot-Spots oder auch Cold-Spots zu vermeiden, die zu Fehlstellen am Bauteil führen können. Durch die Temperierung soll eine bessere und schnellere Abkühlung der Werkzeugoberfläche realisiert werden, um damit kürzere Zykluszeiten zu erzielen. Gleichzeitig müssen an der Werkzeugoberfläche Bohrungen eingebracht werden, über welche ein Vakuum angelegt werden kann, um die vorgewärmte Kunststoffplatte an die Werkzeugkontur anzulegen. Hierzu sind doppelwandige Kanalstege zur Vakuumführung notwendig und neuartige ... (Text abgebrochen)

Kompetenzen Aufbauen für die Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen, Teilprojekt: Technische und prozessspezifische Entwicklung der Rezyklatqualifikation und -verwendung in Unternehmen

Zirkuläres, digitalisiertes Kunstrasen-System mit integraler Bewirtschaftung des anthropogenen Materiallagers aus multimateriellem Kunstrasen, TP: Gewebeentwicklung

Verschleißfeste, optisch strukturierte Werkzeugbeschichtungen zur Erzeugung hochwertig anmutender Kunststoffkomponenten aus Recyclingmaterialien

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