Das Projekt "Spin-Gitter Kopplung in magnetokalorischen Materialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich Centre for Neutron Science (JCNS), Neutronenforschung (JCSN-2) Streumethoden durchgeführt. Magnetokalorische Kühlung ist eine umweltfreundliche Technologie, die eine potentiell deutlich höhere Energieeffizienz (ca. 20-30%) hat als herkömmliche Gas-Kompressionstechnologien. Der magnetokalorische Effekt (MCE), der im magnetokalorischen Kühlkreislauf ausgenutzt wird, beruht auf Entropieänderungen von magnetischen Materialien in angelegten magnetischen Feldern, die hinwiederum zu einer Temperaturänderung des Materials führen. Da die Anforderungen an magnetokalorische Materialien sehr hoch sind, gibt es noch einen großen Bedarf für die Entwicklung geeigneter Verbindungen mit optimierten Eigenschaften. Zusätzlich gibt es viele offene Fragen, was das fundamentale Verständnis des dem magnetokalorischen Effektes zugrundeliegenden Mechanismus betrifft, der auf Spin-Gitter Kopplung beruht. Ziel des Vorhabens ist es ein tieferes Verständnis dieses Mechanismus zu erhalten. Hierzu konzentrieren wir uns auf die Charakterisierung der magnetischen Strukturen und der magnetischen Anisotropie, die Auswirkung der magnetischen Phasenumwandlungen auf die Kristallstruktur und die Kopplung zwischen Spin- und Gitterdynamik. Außerdem führen wir multiparametrische Studien als Funktion der chemischen Zusammensetzung, der Temperatur und des hydrostatischen Drucks durch, um eine solide Grundlage für die wissensbasierte Optimierung der Materialien zu erhalten. Das Vorhaben wird als Mobilitätsprojekt im Rahmen der bereits bestehenden Kooperation zwischen dem FZJ und der Al-Quds Universität umgesetzt.
Das Projekt "Recycling von magnetischen Materialien aus Generatoren von Windkraftanlagen, Elektromotoren und Elektronikschrott., Kurztitel: IRmagMat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
Das Ziel des Projekts ist es, ein Recyclingverfahren für Neodymium-Eisen-Bor Magneten (NdFeB) aus Generatoren von Windkraftanlagen, Elektromotoren oder Elektroschrott zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die Magneten fein gemahlen und das so gewonnene Partikelsystem in ein thermoplastisches Polymer eingearbeitet, um aus diesem Recyclingmaterial spritzgießfähige magnetische Compounds für den Markt zu gewinnen. Mit diesem Ansatz wird es gelingen, geschlossene Recyclingstrategien anzubieten, die den europäischen Markt befähigen, kostbare, begrenzt verfügbare Ressourcen wieder in den Kreislauf einzugliedern.
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden
Der Prozess besteht aus drei Phasen. Zuerst wird eine allgemeine Materialuntersuchung, Mikroskopische Analyse, Rasterelektronen-Mikroskopie (REM Analyse), Röntgenspektroskopie (XRD), Chemische Zusammensetzung von NdFeB durchgeführt. Die zweite Phase befasst sich mit der Compoundierung des magnetischen Pulvers (aus alten Festplatten und Elektromotoren) mit entsprechenden Kunststoffen. Gleichzeitig wird die praktische Umsetzung verschiedener Recyclingtechnologien und deren Optimierung durchgeführt. Aus den Ergebnissen soll abschließend ein Recyclingkonzept für magnetische Materialien abgeleitet werden.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Elektromagnetischer Hochleistungsvorschub" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von tecodrive GmbH durchgeführt. Im Verbundprojekt EcoHardSteel wird ein Verfahren und Maschinensystem entwickelt, mit dem erstmals das werkzeugintegrierte Laserstrahlhärten bei der Blechbearbeitung im Folgeverbundwerkzeug im industriellen Maßstab realisiert werden kann. Dabei werden die Vorteile einer Lasererwärmung genutzt, um den Blechwerkstoff mittels geeigneter Temperatur-Zeit-Zyklen im Werkzeug lokal zu härten. Dadurch können Ofenhärtprozesse zur Verbesserung der mechanisch-technologischen Bauteileigenschaften entfallen. Die Substitution des energieintensiven Ofenhärtens durch das Laserstrahlhärten generiert Energieeinsparpotenziale und kann wesentlich zum Klimaschutz beitragen. Im Konsortium ist das Ziel der Fa. tecodrive die Entwicklung eines elektromagnetischen Vorschubes für elektrisch leitfähiges Bandmaterial. Der Vorschub soll gleichermaßen magnetische und nicht-magnetische Materialien schonend und schnell auf 0,01mm genau positionieren. Zur einfachen Bedienung soll der Vorschub die Einstellparameter selbsttätig ermitteln und verwenden. Aufgrund seines Wirkprinzips spart der elektromagnetische Vorschub im Gegensatz zu bisherigen mechanischen Vorschüben über 50% der von dieser verbrauchten Energie ein. Ausgehend von dem in Serie gefertigten elektromagnetischen Vorschub für nicht-magnetisches, elektrisch leitfähiges Bandmaterial wird mit Hilfe von Versuchsanordnungen die Auswirkung von Änderungen der Auslegung der Linearantriebe auf den Transport magnetischen Materials untersucht. Dabei erfolgt eine Annäherung an eine optimale Auslegung über einen iterativen Prozess. Ferner wird die Ansteuerung der Linearantriebe überarbeitet. Hierzu werden Versuchsreihen durchgeführt, um Regelparameter zu ermitteln, die den Transport magnetischer Bänder erlauben. Darüber hinaus erfolgt die Programmierung eines Algorithmus zur selbsttätigen Einstellung der Parameter für die Wanderwellenfrequenz und den PID-Regler. Ausgangspunkt hierfür sind die vom Vorschub ermittelten Messwerte und empirische Werte.