Das Projekt "SESAM: Bruchzähe Magnetwerkstoffe für hocheffiziente Energiespeicher, Teilvorhaben: Synthese von bruchfesten Magneten" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC), Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS.Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Magneten mit verbesserten mechanischen Eigenschaften für den Einsatz in hocheffizienten, ultraschnell drehenden Schwungrad-Energiespeichern, die im Vergleich zum heutigen Design eine Frequenzerhöhung von 30 % ermöglichen und kostenverträglich in Massenproduktion herstellbar sind. Erreicht werden soll dieses Ziel durch Optimierung der Legierungszusammensetzung im Magnetwerkstoff sowie durch Zusatz partikulärer Verstärkungsstoffe zur Erhöhung der Bruchfestigkeit. Die so hergestellten Magnete sollen in abschließenden Praxistests in mindestens einem realen Energiespeicher erprobt werden. Das ISC ist beteiligt am Benchmarking und Festlegen der Ziele für das Projekt (AP1). Hauptaufgabe des ISC ist die Herstellung einer Legierung zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Hierzu kommen der Lichtbogenofen bzw. der Induktionsschmelzofen zur Anwendung. Die Legierungen werden mittels ICP-OES und RFA auf ihre chemische Zusammensetzung hin untersucht. Darüber hinaus stellt das ISC Magnete aus der hergestellten Legierung und einer weiteren von einem Projektpartner zur Verfügung gestellten Legierung her. Hierzu werden die Wasserstoffversprödung, das Jet-Mill-Verfahren sowie Pressen und Sinteröfen eingesetzt. Anschließend werden die Magnete auf ihre magnetischen Eigenschaften hin analysiert. Die mechanische Charakterisierung erfolgt bei einem weiteren Projektpartner. In einem zweiten Arbeitspaket werden durch das ISC aus einer von einem dritten Projektpartner hergestellten Legierung durch das Heißpress- und -umformverfahren ebenfalls Magnete hergestellt und magnetisch charakterisiert. Hierzu wird die Legierung mittels Rascherstarrung vorbehandelt. Sind oben genannte Experimente erfolgreich, wird das bessere Verfahren gemeinsam mit dem Konsortium ermittelt und daraus eine entsprechende Anzahl Magnete zur Fertigung eines Schwungradprototypen hergestellt.
Das Projekt "SESAM: Bruchzähe Magnetwerkstoffe für hocheffiziente Energiespeicher, Teilvorhaben: Neue Magnetkomposite durch mechanisches Legieren" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: ZOZ GmbH.Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Magneten mit verbesserten mechanischen Eigenschaften für den Einsatz in hocheffizienten, ultraschnell drehenden Schwungrad-Energiespeichern, die im Vergleich zum heutigen Design eine Frequenzerhöhung von 30 % ermöglichen und kostenverträglich in Massenproduktion herstellbar sind. Das vorliegende Projekt fokussiert auf die Entwicklung neuartiger Magnetwerkstoffe höherer Festigkeit für den Einsatz in Schwungrad-Energiespeichern mit ultrakurzen Be- und Entladezeiten. Betrachtet werden sollen neben dem Einsatz neuer Legierungsbestandteile und leistungsfördernder Nanopartikel im NdFeB-Magnetwerkstoff auch neue festigkeitssteigernde Oberflächenbeschichtungen auf den einzelnen Magneten sowie die Prozessbedingungen bei deren Herstellung.
Das Projekt "SESAM: Bruchzähe Magnetwerkstoffe für hocheffiziente Energiespeicher, Teilvorhaben: Evaluierung neuartiger Materialien für den Einsatz in hochdrehenden kinetischen Schwungradmassespeichern" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Enrichment Technology Company Ltd..Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines Magneten mit verbesserten mechanischen Eigenschaften für den Einsatz in hocheffizienten, ultraschnell drehenden Schwungrad-Energiespeichern, die im Vergleich zum heutigen Design eine Frequenzerhöhung von 30 % ermöglichen und kostenverträglich in Massenproduktion herstellbar sind. Das vorliegende Projekt fokussiert auf die Entwicklung neuartiger Magnetwerkstoffe höherer Festigkeit für den Einsatz in Schwungrad-Energiespeichern mit ultrakurzen Be- und Entladezeiten. Betrachtet werden sollen neben dem Einsatz neuer Legierungsbestandteile und leistungsfördernder Nanopartikel im NdFeBMagnetwerkstoff auch neue festigkeitssteigernde Oberflächenbeschichtungen auf den einzelnen Magneten sowie die Prozessbedingungen bei deren Herstellung.
Das Projekt "SESAM: Bruchzähe Magnetwerkstoffe für hocheffiziente Energiespeicher, Teilvorhaben: Werkstofftechnische Untersuchungen und Analysen von Magnetwerkstoffen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWTH Aachen University, Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau, Bereich Keramische Komponenten.Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Dauermagnetwerkstoffs mit verbesserten mechanischen Eigenschaften für den Einsatz in hocheffizienten, ultraschnell drehenden Schwungrad-Energiespeichern, die im Vergleich zum heutigen Design eine Frequenzerhöhung ermöglichen und kostenverträglich in Massenproduktion herstellbar sind. Erreicht werden soll dieses Ziel durch Optimierung der Legierungszusammensetzung im Magnetwerkstoff sowie durch Zusatz partikulärer Verstärkungsstoffe zur Erhöhung der Bruchfestigkeit. Dazu müssen die mechanischen Eigenschaften und Versagensmechanismen der Magnetwerkstoffe untersucht und verstanden werden. Das Institut für Werkstoffanwendungen der RWTH Aachen wird als Projektpartner deshalb die werkstofftechnischen Untersuchungen und Analysen der Magnetwerkstoffe durchführen. Zunächst soll der Mechanismus, der zum Versagen der bisher verwendeten Magnetwerkstoffe führt, aufgeklärt werden und ein Anforderungsprofil für den zu entwickelnden Magnetwerkstoff erstellt werden. Dazu werden Prüfverfahren definiert und Benchmarking-Versuche bei statischer und dynamischer Belastung durchgeführt. In Vorversuchen haben sich 4-Punkt-Biegeversuche zur Charakterisierung der quasistatischen Eigenschaften, sowie zyklische Biegeversuche mit der gleichen Probengeometrie als geeignet erwiesen. Außerdem werden die Bruchflächen von Probekörpern fraktographisch im Elektronenmikroskop untersucht, metallographische Schliffe angefertigt und die Dichte der Probekörper ermittelt. Die definierten Prüfverfahren sollen im weiteren Verlauf des Projektes dann genutzt werden, um die neu entwickelten und von den Projektpartner hergestellten Werkstoffe mechanisch zu charakterisieren und fraktographisch zu analysieren. Mit den gewonnenen Erkenntnissen kann dann eine optimale Werkstoffzusammensetzung, das optimale Herstellungsverfahren und die optimale Beschichtung der Magnete ausgewählt werden.
Das Projekt "TOPMAGNET - Topologische Optimierung für einen energieeffizienten elektrischen Fahrzeugantrieb bei verbesserter Magnetmaterialnutzung, Teilvorhaben: Magnetfertigungsverfahren" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: MS-Schramberg Sinter GmbH & Co. KG.
Das Projekt "TOPMAGNET - Topologische Optimierung für einen energieeffizienten elektrischen Fahrzeugantrieb bei verbesserter Magnetmaterialnutzung, Teilvorhaben: Integrierte Werkzeugkette" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Kassel, Fachgebiet Fahrzeugsysteme und Grundlagen der Elektrotechnik.Ziel des Verbundvorhabens ist es, neue, hocheffiziente Rotortopologien für elektrische Antriebsmaschinen zu entwickeln. Mittels innovativer numerischer Optimierungsverfahren sollen hocheffiziente Magnet-Eisen-Luftverteilungen identifiziert werden, die mit geringem Materialeinsatz eine hohe Performance, ein gutes akustisches Verhalten sowie eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Zur geeigneten Bewertung dieser neuartigen Rotorlayouts ist eine Toolkette zu entwickeln, mit der das Maschinenverhalten ganzheitlich berechnet wird. Um neue unregelmäßige Magnetgeometrien einsetzen zu können, sind die aktuellen Fertigungsverfahren weiterzuentwickeln. Zur Validierung des Verfahrens findet eine prototypische Erprobung statt. Im Teilvorhaben 'Integrierte Werkzeugkette' sollen die optimierten Topologien einer Werkzeugkette überführt werden, mit deren Hilfe die Optimierungsergebnisse auf Maschinenebene übertragen und bewertet werden. Dabei wird das elektromagnetische, thermische und strukturdynamische Verhalten in einer durchgängigen Werkzeugkette mit definierten Schnittstellen und Datenformaten untersucht. Eine Sensitivitätsanalyse der Berechnungsergebnisse bezüglich der Modellparameter erlaubt eine Identifikation von Betriebspunkten, deren Vermessung auf dem Prüfstand eine optimale Einstellung der Modellparameter erlaubt. Dies sichert die Datenkonsistenz und trägt maßgeblich zur Beschleunigung des Entwicklungsprozesses und zur Verfolgbarkeit der erreichten Ergebnisse bei.
Das Projekt "TOPMAGNET - Topologische Optimierung für einen energieeffizienten elektrischen Fahrzeugantrieb bei verbesserter Magnetmaterialnutzung, Teilvorhaben: Entwicklung einer Werkstoffdifferenzierungsmethode mit Erprobung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Volkswagen AG.Ziel des Verbundvorhabens ist es, neue, hocheffiziente Rotortopologien für elektrische Antriebsmaschinen zu entwickeln. Mittels innovativer numerischer Optimierungsverfahren sollen hocheffiziente Magnet-Eisen-Luftverteilungen identifiziert werden, die mit geringem Materialeinsatz eine hohe Performance, ein gutes akustisches Verhalten sowie eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Zur geeigneten Bewertung dieser neuartigen Rotorlayouts ist eine Toolkette zu entwickeln, mit der das Maschinenverhalten ganzheitlich berechnet wird. Um neue unregelmäßige Magnetgeometrien einsetzen zu können, sind die aktuellen Fertigungsverfahren weiterzuentwickeln. Zur Validierung des Verfahrens findet eine prototypische Erprobung statt. Im Teilvorhaben soll aufbauend auf der Identifikation typischer Maschinenleistungsdaten eine numerische Optimierungsmethode entwickelt werden, die magnetische Werkstoffe innerhalb von Rotoren frei anordnet. Dabei sollen nicht nur genetische, sondern auch mathematische Algorithmen zur Steigerung der Recheneffizienz zum Einsatz kommen - und die mechanische Tauglichkeit in den Designfindungsalgorithmus miteingebunden werden, was im Ergebnis effizientere und performantere Antriebe ermöglicht. Zur effizienten Bewertung ist eine angebundene Toolkette zu entwickeln. Die umgesetzte Erprobung ermöglicht die Validierung und die Verbesserung der Methode.
Das Projekt "Ermittlung, Analyse und Bewertung des Ressourcenpotentials und des Schadstoffgehalts von heute und zukünftig anfallenden Elektroaltgeräten und Ableitung des bestehenden Handlungsbedarfs im Rahmen einer Behandlungsverordnung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB), Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: Ökopol Institut für Ökologie und Politik GmbH.Ausgangslage: Die Novelle des ElektroG 2 (ElektroG 2) enthält in § 24 Nr. 2 die Ermächtigung der Bundesregierung, durch Rechtsverordnung weiter gehende Anforderungen an die Behandlung von Altgeräten festzulegen. Das 2015 begonnene Sachverständigengutachten (SVG) zur Behandlungs-verordnung fokussiert schwerpunktmäßig die Stoffströme Photovoltaikmodule, Leiterplatten, Flachbildschirme, Kunststoffe. Ziel: Für definierte Gerätekategorien oder Komponenten von Elektrogeräten mit hoher Schadstoff- und/oder Resourcenrelevanz, die nicht vom SVG 2015 abgedeckt werden, sollen konkrete Behandlungsvorschläge entwickelt werden. Dies umfasst sowohl die bereits im Anhang IV des ElektroG 2 aufgeführten Stoffe und Bauteile, wie quecksilber-, blei-, PCB- oder asbesthaltige Bauteile/Geräte, Kathodenstrahlröhren, Gasentladungslampen, lithiumhaltige Batterien, als auch weitere relevante Werkstoffe und Bauteile, z.B. mit Seltenerd-Magnetwerkstoffen oder Beryllium, außerdem dioxinbelastete Outputfraktionen. Die Behandlungsvorschläge sind in ökologischer und wirtschaftlicher Hinsicht zu bewerten. Methodik: Prognose des Geräteaufkommens heute und Recherche der heutigen und zukünftigen Schadstoff- und Wertstoffgehalte des Abfallinputs und der Outputfraktionen (inkl. Emissionen bei der Behandlung). Kritische Würdigung der aktuellen Behandlungspraxis der bereits im ElektorG geregelten Stoffströme. Für weitere relevante Werkstoffe und Bauteile (z.B.): Vorkommen in Elektroaltgeräten, Verhalten bei der Behandlung. Identifikation der Schwerpunkte des Handlungsbedarfs. Schließen von relevanten Datenlücken. Entwicklung von konkreten spezifischen Behandlungsvorschlägen für die relevanten Geräte/Bauteile unter Bezug auf Schadstoffgehalte und Ressourcenschonung (pragmatisch handhabbar, leicht vollziehbar, wirtschaftlich optimiert). Fachworkshops/Diskussion von Behandlungsempfehlungen.
Das Projekt "FHInvest 2014: Rasterelektronenmikroskop für die Charakterisierung von Materialien für die Energietechnik, Leichtbau und nachhaltige Mobilität (MikMELM)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule Aalen, Hochschule für Technik und Wirtschaft, Institut für Materialforschung.Materialforschung für Energietechnik, Leichtbau und nachhaltige Mobilität ist von großer wirtschaftlicher und ökologischer Relevanz. Die hochauflösende und analytische Charakterisierung von Strukturen kleiner als 1 Mikro m mittels Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FE-REM) ist für die Entwicklung dieser Materialien und zum Verständnis der Zusammenhänge zwischen Herstellung, Gefüge und Eigenschaften von entscheidender Bedeutung. Ziel ist es, mit dem hochauflösenden FE-REM laufende Forschungsprojekte zu Magneten, Batterien, Leichtbau- und Verbundwerkstoffen durch Verbesserung der Analytik des Gefüges voranzubringen. Das FE-REM wird kurzfristig in laufende Forschungsprojekte eingebunden: Verschiedene Magnetwerkstoffe werden hochauflösend chemisch und strukturell nach maßgeblichen Gefügeeigenschaften (Phasenbestandteile, - anteile, Korngröße, Textur) analysiert und mit physikalisch gemessenen Eigenschaften (Magnetometrie, Permagraph) abgeglichen. Bei Verbundwerkstoffen werden Phasenverteilung und Grenzflächenreaktionen zwischen Metall und spröder Keramikphase mikroskopisch und quantitativ bewertet. An neuen Al-Leichtmetallgusslegierungen und metallurgischen Gießprozessen werden gebildete Phasen analysiert und mit Eigenschaften korreliert. Wichtige Vorarbeiten erfolgen an Lithium-Ionen Batterien zum Verständnis von Alterungsmechanismen und der Bewertung der Fertigungsqualität, sowie dem neuen innovativen Fertigungsprozess selektives Lasersintern/-schmelzen als additive Fertigung.
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