<p>PFAS-haltige Pestizide, die in der Landwirtschaft großflächig eingesetzt werden, rücken vermehrt in den Fokus. Trotz wirksamer Schädlingsabwehr haben sie negative Folgen für Umwelt und Gesundheit, etwa durch das stabile Abbauprodukt Trifluoracetat (TFA), das sich in Gewässern anreichert und kaum entfernbar ist. Die Regulierung dieser Stoffe kann lange dauern, wie am Wirkstoff Flufenacet zu sehen.</p><p>Ob Weizen oder Kartoffeln, landwirtschaftliche <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pestizide#alphabar">Pestizide</a> – auch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pflanzenschutzmittel#alphabar">Pflanzenschutzmittel</a> genannt – schützen die Ernte vor Pilzbefall, unerwünschten Beikräutern und weiteren Schädlingen und Krankheiten. Da etwa die Hälfte Deutschlands aus Ackerland besteht, werden diese Chemikalien großflächig in unsere Umwelt eingebracht. Dort können sie sich im Boden anlagern, über Regen und Versickerung in Flüsse und Grundwasser gelangen sowie über die Nahrungskette in Organismen anreichern. Doch ihre Wirkung bleibt nicht auf Schadorganismen beschränkt: Auch sogenannte Nichtzielorganismen werden gefährdet, was die biologische Vielfalt beeinträchtigt.</p><p><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PFAS#alphabar">PFAS</a>-haltige Pestizide sind solche, die Wirkstoffe mit einer C-CF2 oder C-CF3-Gruppe im Molekül besitzen. Die Bausteine werden eingesetzt, um die Anwendungseigenschaften und Wirksamkeit von Pestiziden zu verbessern. Sie sind wasser- und fettlöslich und erleichtern dadurch den Transport der Wirkstoffe innerhalb der Pflanze. Ebenso trägt die Langlebigkeit der PFAS dazu bei, dass die Mittel länger wirksam bleiben und in geringerer Menge angewendet werden müssen. Dies hat mutmaßlich dazu geführt, dass der Anteil an fluorierten Stoffen unter den Pestiziden stark zugenommen hat und zu einer besseren Schädlingsbekämpfung und höheren Produktivität beitrug. Doch die Konsequenzen für Umwelt und Gesundheit rücken zunehmend in den Fokus: Dazu gehören schädliche Auswirkungen auf Nichtzielorganismen, wie Beeinträchtigungen des Hormonsystems, der Fruchtbarkeit und des Immunsystems. Dennoch ist das Wissen über die Auswirkungen in komplexen Ökosystemen noch begrenzt.</p><p>Der Blick auf Deutschland zeigt: Von den 278 hier zugelassenen Wirkstoffen enthalten drei Wirkstoffe eine C-CF2-Gruppe und 29 eine C-CF3-Gruppe. Damit sind 11,5 Prozent der auf dem deutschen Markt zugelassenen Wirkstoffe PFAS. Während bei den Substanzen mit C-CF2-Gruppe der jeweilige Wirkstoff oft selbst langlebig ist, kann sich bei Wirkstoffen mit C-CF3-Gruppe als finales Abbauprodukt das persistente Trifluoracetat (TFA) bilden.</p><p>Lange galt TFA als toxikologisch unauffällig, bis der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Stoff#alphabar">Stoff</a> durch neue Erkenntnisse Anfang 2024 als fortpflanzungsgefährdend bewertet wurde. Doch auch darüber hinaus ist TFA kritisch für die Umwelt, wie ausführlicher im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/chemikalieneintrag-in-gewaesser-vermindern">TFA-Hintergrundpapier</a> sowie im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/trifluoracetat-tfa-grundlagen-fuer-eine-effektive">Abschlussbericht eines TFA-Gutachtens zur räumlichen Analyse</a> dargestellt. TFA bildet sich aus einer Vielzahl an fluorierten Substanzen – nicht nur aus Pestiziden, sondern auch aus Kältemitteln von Klimaanlagen, Arzneimitteln oder industriellen Prozessen. Der Stoff ist einer der stabilsten organischen Verbindungen und baut sich in der Umwelt nicht weiter ab. Da er extrem wasserlöslich ist, verbreitet er sich über Versickerung und Oberflächenabfluss von landwirtschaftlichen Flächen schnell über den Wasserkreislauf. Über industrielle Abwässer wird TFA in die Flüsse geleitet, während sich TFA durch den Abbau fluorierter Gase weit in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> verteilt – und über Niederschläge wieder auf die Erde gelangt. Es gibt praktisch keine Methoden, die Substanz wieder aus der Umwelt zu entfernen, wodurch sich TFA immer weiter anreichert.</p><p>Bereits heute ist TFA überall zu finden: im Ozean, in Flüssen, Seen, Grundwasser, Böden, Feldfrüchten, Tee, Bier und Leitungswasser. Eine <a href="https://gis.uba.de/maps/resources/apps/TFA-Herkunft-und-Belastungen/index.html?lang=de">interaktive TFA-Karte</a> zeigt die Konzentrationen in Gewässern: Dabei sind im Oberflächengewässerbereich vor allem Hot Spots entlang der Flüsse zu sehen, während die Belastung im Grundwasser flächenhafter verteilt ist. Letztere ist durch den flächenhaften Eintrag landwirtschaftlicher Pestizide zu erklären.</p><p>TFA tauchte in der Pflanzenschutzmittelbewertung erstmals als Abbauprodukt der Wirkstoffe Flurtamone und Flufenacet auf. Es zeigte sich, dass für diesen Metaboliten kein Abbau im Labor nachgewiesen werden konnte und gleichzeitig hohe Einträge ins Grundwasser modelliert wurden – wodurch sich Herausforderungen für den Grund- und Trinkwasserschutz ergeben. In einigen Gebieten arbeiten Wasserversorger und Landwirtschaft zusammen, um den Eintrag von TFA ins Grundwasser durch Pflanzenschutzmittel zu vermindern.</p><p>Nach einem langjährigen Wiedergenehmigungsprozess erhielt Flufenacet im Frühjahr 2025 keine erneute Genehmigung. Ausschlaggebend waren neu nachgewiesene hormonschädigende Eigenschaften des Wirkstoffs sowie neue Erkenntnisse zu den reprotoxischen Eigenschaften seines Abbauprodukts TFA. Obwohl der Wirkstoff bereits 2004 als Substitutionskandidat eingestuft wurde – und damit als besonders bedenklich für die Umwelt und/oder menschliche Gesundheit gilt und nach sieben Jahren erneut überprüft werden muss – sind seit der letzten Prüfung 22 Jahre vergangen. Unter den potentiell TFA-bildenden Wirkstoffen verzeichnete Flufenacet die höchsten Absatzzahlen und den höchsten Zuwachs – mit einem Absatzanstieg von 85 Prozent zwischen 2008 und 2023.</p><p>Doch auch weitere Wirkstoffe haben das Potenzial, große Mengen TFA freizusetzen, darunter Diflufenican, Fluazinam und Fluopyram. Nicht für alle Wirkstoffe mit C-CF3-Gruppe konnte die Bildung von TFA im Labor nachgewiesen werden. Dies bedeutet nicht zwangsläufig, dass TFA nicht gebildet wird. Sein Nachweis ist mit bisherigen Methoden nicht immer möglich. Es braucht ein angepasstes Studiendesign, um TFA tatsächlich messen zu können.</p><p>Gemäß eines <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/pfas-sollen-eu-weit-beschraenkt-werden">PFAS-Beschränkungsvorschlag</a> auf EU-Ebene soll ein Großteil der PFAS aus der Herstellung und Verwendung genommen werden – und nur noch dort zum Einsatz kommen, wo die nützlichen Eigenschaften der Stoffe die Nachteile für Mensch und Umwelt überwiegen, beispielsweise in medizinischen Produkten. Pestizide sind von diesem Beschränkungsvorschlag ausgenommen, da sie tendenziell über die Pflanzenschutzmittelverordnung (Verordnung (EG) 1107/2009) reguliert werden können.</p><p>Aktuell sieht die Verordnung jedoch nicht direkt vor, Pestizide aufgrund ihrer Eigenschaft als PFAS oder ihrer hohen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Persistenz#alphabar">Persistenz</a> zu regulieren. National können solche Regelungen durchaus etabliert werden. Ein Blick nach Dänemark zeigt, dass dort keine Zulassungen für Pflanzenschutzmittel mit sehr beständigen Wirkstoffen (mit Halbwertszeiten von mehr als 180 Tagen) erteilt werden.</p>
<p>Bis 2030 soll laut Entwurf einer neuen EU-Verordnung der Pestizideinsatz halbiert werden. Überprüft werden soll das Ziel mit der Verkaufsmenge der Pestizide. Aus Sicht des UBA ist die dabei verwendete Methode irreführend, da nicht mehr genehmigte Wirkstoffe rückwirkend und zu hoch gewichtet werden. Abnehmende Verkaufszahlen würden so eine Trendabnahme anzeigen, die auf dem Acker nicht stattfindet.</p><p><em>Die SUR: Ein Wendepunkt zu einer nachhaltigen Landwirtschaft?</em></p><p>Am 24. Oktober 2023 stimmte der Umweltausschuss des EU-Parlaments über eine neue Verordnung ab, die den Pestizideinsatz bis 2030 halbieren soll (Sustainable Use Regulation – SUR). Dazu <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>-Präsident Dirk Messner: „Der Erhalt der Artenvielfalt ist neben der Klimakrise die größte Herausforderung der Menschheit. Das Gelingen der SUR-Verordnung entscheidet darüber, ob wir dem Artensterben im Agrarraum etwas entgegensetzen. Die nun im Ausschuss abgestimmte Position hat aber noch entscheidende Schwachstellen, allen voran die Methode, mit der der Fortschritt gemessen werden soll. Hier sollte nachgebessert werden.“</p><p><em>Eine Pestizidreduktion auf dem Papier schützt die Umwelt nicht </em></p><p>Um zu überprüfen, ob der Pestizideinsatz bis 2030 auch wirklich halbiert wird, sieht die SUR- Verordnung derzeit den Harmonised Risk Indicator (HRI1 nach Annex 1) vor. Dieser <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=Indikator#alphabar">Indikator</a> wird auch von Europäische Kommission und jetzt dem Umweltausschuss des Europäischen Parlaments befürwortet. Er ist aus Sicht des UBA allerdings nicht geeignet, da er eine Abnahme des Pestizideinsatzes errechnet, wo real keine ist. Das würde den Sinn der geplanten Verordnung aushöhlen. Die Konsequenz: Das Artensterben im Agrarraum würde trotz guter Zahlen auf dem Papier in der Praxis nicht weiter verhindert. Diese Kritik am Indikator wurde vom <a href="https://eca.europa.eu/de/publications?did=53001">Europäischen Rechnungshof</a> und UBA bereits mehrfach vorgetragen.</p><p><em>Geplante Messmethode muss korrigiert werden</em></p><p>Dass der Indikator einzig auf den Verkaufsmengen basiert, ist wenig sinnvoll. Denn je wirksamer und damit auch giftiger ein Pestizid ist, desto geringer sind seine Einsatz- und Verkaufsmengen und damit sein rechnerischer Beitrag zum Gesamtrisiko. Die Folge ist: hochwirksame und giftige Insektizide fließen kaum in die Berechnung ein. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Herbizide#alphabar">Herbizide</a> oder Wirkstoffe natürlichen Ursprungs hingegen, die in viel größeren Mengen eingesetzt werden müssen, um wirksam zu sein, dominieren den Trend. Stoffe wie Schwefel würden damit die Rangliste der gefährlichsten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pestizide#alphabar">Pestizide</a> anführen und nicht etwa hochgiftige Insektizide, wie Pyrethroide.</p><p>Statt wie beschrieben die Wirksamkeit und damit die Giftigkeit von Pestiziden zu berücksichtigen, werden die Verkaufsmengen mit nicht nachvollziehbaren Gewichtungsfaktoren multipliziert. Besonders gravierend die Auswirkung durch eine sehr hohe Gewichtung von nicht-genehmigten Wirkstoffen. Denn bei Wirkstoffen, die ihre Genehmigung verlieren, gehen die Verkaufszahlen stark zurück. Diese zurückgehenden Verkaufszahlen werden nun rückwirkend deutlich höher gewichtet: Für die Jahre vor Genehmigungsende – in denen der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Stoff#alphabar">Stoff</a> noch viel verkauft wird – ergibt sich so ein überproportional hohes berechnetes Risiko. Ab dem Tag, an dem die Genehmigung ausläuft und die Verkaufszahlen heruntergehen, nimmt das berechnete Risiko schlagartig ab. Dieser Rückgang schlägt als enormer Erfolg der Pestizidreduktion zu Buche, geht allerdings einzig auf den übermäßig hohen Gewichtungsfaktor zurück (siehe Grafik).</p><p>Das Ziel der SUR wäre damit auf dem Papier bereits kurz nach ihrer Verabschiedung erreicht, ohne dass real eine Senkung des Pestizideinsatzes stattfindet.</p><p>Die Methode lässt sich einfach korrigieren: Verkaufsmengen von Wirkstoffen sollten nicht aufgrund ihrer auslaufenden Genehmigung stärker gewichtet werden. Zudem müssten die Verkaufszahlen der Wirkstoffe anhand ihrer spezifischen Wirksamkeit standardisiert werden. Weitere Informationen dazu finden Sie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/auf-dem-weg-zu-einem-nachhaltigen-pflanzenschutz">hier</a>.</p><p>Ob die neue EU-Verordnung ein Gewinn für Umwelt und Gesundheit ist, entscheidet sich also eher an der Wahl der Messmethode als an den festgesetzten Minderungszielen.</p><p>Links: Reine Verkaufszahlen von Pestiziden in der EU von 2011 bis 2021. Rechts: Daraus errechneter Rückgang des Pestizidrisikos gemäß HRI1-Methodik. Demgemäß werden die Pestizide in vier Gruppen eingeteilt und ihre Verkaufszahlen mit folgenden Gewichtungsfaktoren multipliziert: Gruppe 1 ─ Wirkstoffe mit geringem Risiko: Faktor 1, Gruppe 2 ─ standardmäßig genehmigte Wirkstoffe: Faktor 8, Gruppe 3 ─ Substitutionskandidaten (CfS): Faktor 16, Gruppe 4 ─ Nicht genehmigte Wirkstoffe: Faktor 64. Die so gewichteten Verkaufszahlen aller Pestizide werden im Anschluss addiert. Die Gruppeneinteilung entspricht dabei dem aktuellen Genehmigungsstatus der Pestizide im Jahr 2021. Sowohl Verkaufszahlen (links) als auch das HRI1-Risiko (rechts) werden in Prozent relativ zum Basiszeitraum 2011-2013 dargestellt. Der Anteil von Gruppe 1 ist < 0.01 % und daher grafisch nicht ersichtlich.<br> Die Visualisierung der vier Gruppen zeigt den systematischen Fehler der HRI1-Methodik. Denn tatsächlich sind nur die Verkaufszahlen für nicht-genehmigten Wirkstoffe der Gruppe 4 rückläufig. Dieser Rückgang der Verkaufszahlen wird durch den Indikator drastisch gewichtet und dominiert als Risikoabnahme den HRI1-Trend. Diese starke Gewichtung ist wissenschaftlich nicht gerechtfertigt und daher irreführend. Das Ziel der SUR wäre damit auf dem Papier bereits in absehbarer Zeit nach Verabschiedung erreicht, ohne dass in Realität eine Senkung des Pestizideinsatzes stattfindet.</p>
This data set includes data derived from high-speed surface displacement observations from analog earthquake experiments. The data consists of surface displacement of the experiment upper plate and slab, slip distribution, and grids of Coulomb Failure Stress (CFS). The surface displacement observations have been captured using a highspeed CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) camera (Phantom VEO 640L camera, 12 bit) and processed with LaVision Davis 10 software. Description of the experiments and results regarding the surface displacement observation, Slip distribution, and CFS can be found in Kosari et al. (2022), to which this data set is supplementary. We use an analog seismotectonic scale model approach (Rosenau et al., 2019 and 2017) to generate a catalog of analog megathrust earthquakes. The presented experimental setup is modified from the 3D setup used in Rosenau et al. (2019) and Kosari et al. ( 2020 and 2022). The subduction forearc model wedge is set up in a glass-sided box (1000 mm across strike, 800mm along strike, and 300 mm deep) with a dipping, elastic basal conveyor belt, and a rigid backwall. An elastoplastic sand-rubber mixture (50 vol.% quartz sandG12: 50 vol.% EPDM rubber) is sieved into the setup representing a 240 km long forearc segment from the trench to the volcanic arc. The shallow part of the wedge includes a basal layer of sticky rice grains characterized by unstable stick-slip sliding representing the seismogenic zone. The Stick-slip sliding in rice is governed by a rate-and-state dependent friction law similar to natural rocks. A flat-top (surface slope α=0) wedge overlies rectangular stick-slip patch/es over a 15-degree dipping basal thrust. Two different seismic configurations of the shallow part of the wedge base (the megathrust) represent the depth extent of the seismogenic zone in nature. In the first configuration (homogeneous configuration), a single large rectangular stick-slip patch (Width*Length=200*800 mm) is implemented as the main slip patch (MSP). In the second case (heterogeneous configuration), two square-shaped MSPs (200*200mm) have been emplaced, acting as two medium-size seismogenic asperities surrounded by a salt matrix hosting frequent small events. Slow continuous compression of the wedge by moving the basal conveyor belt at a speed velocity of 0.05 mm/s simulates plate convergence and results in the quasi-periodic nucleation of quasi-periodic stick-slip events (analog earthquakes) within the sticky-rice layer. The wedge responds elastically to these basal slip events, similar to crustal rebound during natural subduction megathrust earthquakes.
Die Forderung nach hoher Korrosions- und Verschleißbeständigkeit von RT bis in höhere Temperaturbereiche werden kaum von metallischen Werkstoffen hinreichend erfüllt, aber in vielen industriellen Anwendungen gefordert. Hier kommen meist Kobalt-Basislegierungen zum Einsatz, die unter dem Handelsnamen Stellite bekannt sind. Die Elemente Kobalt und Wolfram zählen zu den kritischen Elementen. Zudem soll Kobalt wegen seiner gesundheitsschädigenden Wirkung schrittweise substituiert werden, was durch die Europäische Verordnung 'REAch' unterstrichen wird. Auf Basis dieser Forderung ist das Projektziel die Entwicklung neuer und kostengünstiger Kobalt- und Wolfram-freier Legierungen auf Eisenbasis für erhöhte Temperaturen (RT bis 700-800°C). Hierzu werden in hoch korrosionsbeständigen harten Fe-Matrices nennenswerte Gehalte (bis 30%) an Karbiden ausgeschieden, die in der Matrix einen für die Korrosionsbeständigkeit ausreichend hohen Chromgehalt zurücklassen. Die Metallmatrix wird so legiert, dass bei erhöhter Temperatur auch eine erhöhte Festigkeit vorliegt, um die Stützwirkung für die vorhandenen Hartphasen zu erhalten. Um kurzfristig geeignete Legierungskonzepte zu finden, entwickelt der LWT neue Werkstoffe unter Verwendung von computergestützten Tools wie der CalPhad-Methode. In diesem Kontext sind Erstarrungssimulationen zu nennen, die wichtige Kennwerte für die nachfolgende industrielle Werkstoffherstellung durch Gasverdüsen oder Gießen liefern. Dazu soll auf den Ansatz von Scheil und Gulliver und auf die Phasenfeldmethode zurückgegriffen werden. Neben der Erstarrung der betrachteten Legierungen stehen für die späteren Anwendungen die mechanischen, tribologischen, physikalischen und chemischen Materialeigenschaften im Fokus des Interesses. Diese Eigenschaften werden maßgeblich durch die Gefügeausbildung bestimmt, die bei Stählen sowohl von der chemischen Zusammensetzung, als auch von der Wärmebehandlung beeinflusst wird. Aus diesem Grund erfolgen thermodynamische Gleichgewichtsberechnungen im Festen um Fragestellungen zur Stabilität einzelner Phasen, dem Lösungszustand, die chemische Zusammensetzung einzelner Phasen und der Phasenumwandlungspunkte beantworten zu können. In einem weiteren Schritt sollen positiv evaluierte Legierungskonzepte durch Gießversuche hergestellt und die Berechnungen durch experimentelle Untersuchungen validiert werden. Dabei soll die chemische Zusammensetzung (Funkenspektroskopie), die Phasenausbildung (Röntgendiffraktometrie), die Gefügeausbildung (Licht- und Rasterelektronenmikroskopie) und die Eigenschaften einzelner Phasen (Nanoindentation) in Abhängigkeit der chemischen Zusammensetzung (wellenlängendispersive WDX und energiedispersive Röntgenspektroskopie EDX) bewertet werden. Konnten erfolgreiche Schmelzen im Labormaßstab evaluiert werden, so ist es das Ziel, diese im industriellen Maßstab bei den Projektpartnern Kuhn (schmelzmetallurgisch) und DEW (pulvermetallurgisch) herzustellen.
The field of chemical rodent control has seen no major developments in the last decades, even though anticoagulant rodenticides (AR), the mainly used substances to manage mice and rats, are known environmental pollutants and candidates for substitution under the European Biocidal Products Regulation 528/2012. Moreover, recent political developments in Europe and the USA demand more safety and sustainability in the management of chemicals, reinforcing the need for environmentally friendly substances. In this concept study, we present a step-by-step approach to improve the environmental properties of rodenticides. Repurposing of existing pharmaceuticals, the use of enantiomerically pure rodenticides, or the improvement of the formulation by microencapsulation can help to alleviate environmental problems caused by AR in the short term. Modification of the chemical structures or the development of prodrugs as medium-term strategies can further improve environmental properties of existing compounds. Ultimately, the development of new substances from scratch enables the utilisation of so far ignored modes of actions and the application of modern safe and sustainable-by-design principles to improve target specificity and reduce the negative impact on non-target organisms and the environment. Overall, our concept study illustrates the great potential for improvement in the field of chemical rodent control when applying available techniques of green and sustainable chemistry to known or potential rodenticides. Most promising in the medium term is microencapsulation that would allow for the use of acutely acting substances as it could circumvent bait shyness. On a longer timescale the de novo design of new rodenticides, which is the only method that can combine a high target specificity with good environmental properties, is the most promising approach. © 2022 The Authors
For the visualization and analysis of the stress field from 4D thermo-hydro-mechanical (THM) numerical model results two main technical steps are necessary. First, one has to derive from the six independent components of the stress tensor scalar and vector values such as the ori-entation and magnitude of the maximum and minimum horizontal stress, stress ratios, differential stress. It is also of great interest to display e.g. the normal and shear stress with respect to an arbitrarily given surface. Second, an appropriate geometry has to be given such as cross sections, profile e.g. for borehole pathways or surfaces on which the model results and further derived values are interpolated. This includes the three field variables temperature, pore pressure and the displacement vector. To facilitate and automate these steps the add-on GeoStress for the professional visualization software Tecplot 360 EX has been programmed. Besides the aforementioned values derived from the stress tensor the tool also allows to calculate the values of Coulomb Failure Stress (CFS), Slip and Dilation tendency (ST and DT) and Fracture Potential (FP). GeoStress also estimates kinematic variables such as horizontal slip, dip slip, rake vector of faults that are implemented as contact surfaces in the geomechanical-numerical model as well as the true vertical depth. Furthermore, the add-on can export surfaces and polylines and map on these all available stress values. The technical report describes the technical details of the visualization tool, its usage and exemplifies its application using the results of a 3D example of a geomechanical-numerical model of the stress field. The numerical solution is achieved with the finite element software Abaqus version 2019. It also presents a number of special features of Tecplot 360 EX in combination with GeoStress that allow a professional and efficient analysis.
1. Vorhabenziel Die Forderung nach hoher Korrosions- und Verschleißbeständigkeit von RT bis in höhere Temperaturbereiche wird kaum von metallischen Werkstoffen hinreichend erfüllt, aber in vielen industriellen Anwendungen, wie in dem Anlagenbau oder in der Lebensmitteltechnik, gefordert. Hier kommen meist Kobalt-Basislegierungen zum Einsatz, die unter dem Handelsnamen Stellite bekannt sind. Sie besitzen eine hohe Korrosionsbeständigkeit und können durch Legieren mit Wolfram in Verbindung mit Kohlenstoff auch extrem verschleißbeständig gestaltet werden. Die Elemente Kobalt und auch Wolfram zählen zu den kritischen Elementen, die auf dem Weltmarkt starken Versorgungs- und Preisschwankungen unterliegen. Zudem soll das Element Kobalt wegen seiner gesundheitsschädigenden Wirkung schrittweise substituiert werden, was durch die Europäische Verordnung 'REAch' unterstrichen wird. Auf Basis dieser Forderung lässt sich das Projektziel ableiten. Das Projektziel ist die Entwicklung neuer und kostengünstiger Kobalt- und Wolfram-freier Legierungen auf Eisenbasis für erhöhte Temperaturen (RT bis 700-800°C). 2. Arbeitsplan.
1. Vorhabenziel Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Lücke zwischen verschleiß- und korrosionsbeständigen krz/kfz-Stählen und Co-Basislegierungen, auch für Anwendungen bei erhöhter Temperatur, durch die Entwicklung kostengünstiger und Co-/W-freier Fe-Basislegierungen zu schließen. 2. Arbeitsplan Zur Erreichung des Projektzieles ist es nötig warmfeste Austenite mit ausreichend hohen Hartphasengehalten anzureichern, ohne dass in der Matrix gelöste Element Chrom zur Bildung einer Passivschicht in die Hartphasenbildung einzubeziehen. Des Weiteren muss gewährleistet sein, dass für die Hartphasen eine ausreichend hohe Stützwirkung durch die Metallmatrix (Warmfestigkeit) bei erhöhter Temperatur vorliegt. Dazu werden in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern zunächst die Anforderungen definiert und der aktuelle IST-Zustand untersucht (Arbeitspakete 1-3). Darauf aufbauend folgt die werkstofftechnische und die anlagentechnische Entwicklung (AP4), sowie die Gasverdüsung der neuen Werkstoffe (AP5). Diese werden anschließend untersucht, für jeweiligen Projektpartner weiterverarbeitet und u.a. mittels HIP verdichtet (AP6-7). Darauf aufbauend folgt die Erzeugung neuartiger Hartverbundwerkstoffe (AP8), sowie abschließend die Demonstratorfertigung (AP9).
Vorhabenziel: Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Lücke zwischen verschleiß- und korrosionsbeständigen krz/kfz-Stählen und den Co-Basislegierungen, auch für Anwendungen bei erhöhter Temperatur, durch die Entwicklung kostengünstiger und Co-/W-freier Fe-Basislegierungen zu schließen. Die Zielstellung erfordert Entwicklungsarbeiten in Bezug auf neue Legierungszusammensetzungen sowie deren schmelz- und pulvermetallurgische Verarbeitung zu Produkten. Zudem gilt es, die mechanischen, tribologischen und chemischen Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Co-Basislegierungen in einem Temperaturbereich von RT bis 800°C zu vergleichen. Der Projekterfolg soll zuletzt auf Basis der Anfertigung und dem Einsatz von ein bis zwei Demonstratorbauteilen unter realen Bedingungen bewertet werden. Die Planung des Forschungsvorhabens sieht vor, dass vier industrielle gemeinsam mit zwei universitären Partnern an den wissenschaftlichen und technologischen Fragestellungen arbeiten. Es werden zwei Routen beschritten, eine schmelzmetallurgische, für die vor allem die Universität Wuppertal zusammen mit zwei Industriepartnern verantwortlich ist, und eine pulvermetallurgische, die primär von der Ruhr-Universität Bochum zusammen mit zwei weiteren Partnern bearbeitet werden wird. In beiden Fällen werden zunächst geeignete Legierungen computerunterstützt entwickelt, wobei das gemeinsam mit allen Partner definierte Beanspruchungskollektiv berücksichtigt wird. Die folgenden Schritte sehen sie Herstellung neuer Legierungen im Labor- und Industriemaßstab vor, um Material für werkstofftechnische Untersuchungen und eine Validierung der Legierungskonzepte zu erhalten. Positiv bewertete Legierungen werden im letzten Schritt eingesetzt, um Demonstratoren zu fertigen und diese im Feldversuch zu testen. Die Ergebnisse aus Demonstratorfertigung und Feldversuchen werden verwendet, um das Legierungsdesign im Detail zu optimieren.
1. Vorhabenziel Die Forderung nach hoher Korrosions- und Verschleißbeständigkeit von RT bis in höhere Temperaturbereiche wird kaum von metallischen Werkstoffen hinreichend erfüllt, aber in vielen industriellen Anwendungen, wie in dem Anlagenbau oder in der Lebensmitteltechnik, gefordert. Hier kommen meist Kobalt-Basislegierungen zum Einsatz, die unter dem Handelsnamen Stellite bekannt sind. Sie besitzen eine hohe Korrosionsbeständigkeit und können durch Legieren mit Wolfram in Verbindung mit Kohlenstoff auch extrem verschleißbeständig gestaltet werden. Die Elemente Kobalt und auch Wolfram zählen zu den kritischen Elementen, die auf dem Weltmarkt starken Versorgungs- und Preisschwankungen unterliegen. Zudem soll das Element Kobalt wegen seiner gesundheitsschädigenden Wirkung schrittweise substituiert werden. Auf Basis dieser Forderung lässt sich das Projektziel ableiten. Das Projektziel ist die Entwicklung neuer und kostengünstiger Kobalt- und Wolfram-freier Legierungen auf Eisenbasis für erhöhte Temperaturen (RT bis 700-800°C). 2. Arbeitsplan Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Lücke zwischen verschleiß- und korrosionsbeständigen krz/kfz-Stählen und den Co-Basislegierungen, auch für Anwendungen bei erhöhter Temperatur, durch die Entwicklung kostengünstiger und Co-/W-freier Fe-Basislegierungen zu schließen. Die Zielstellung erfordert Entwicklungsarbeiten in Bezug auf neue Legierungszusammensetzungen sowie deren schmelz- und pulvermetallurgische Verarbeitung zu Produkten. Zudem gilt es, die mechanischen, tribologischen und chemischen Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Co-Basislegierungen in einem Temperaturbereich von RT bis 800°C zu vergleichen. Der Projekterfolg soll zuletzt auf Basis der Anfertigung und dem Einsatz von Demonstratorbauteilen unter realen Bedingungen bewertet werden. Derzeit wird auf die Herstellung von Separatoren, Zinkbadlaufrollen und Schneidmesser für die Warmbandtrennung fokussiert.
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|---|---|
| Bund | 15 |
| Wissenschaft | 3 |
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