Das Projekt "Teilprojekt 10: Fraunhofer IVV: Einsatz lösemittelbasierter Trennverfahren zur optimierten Metallrückgewinnung aus EAG Stoffströmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung durchgeführt. 1. Vorhabenziele: Das Teilprojekt 'Einsatz lösemittelbasierter Trennverfahren zur optimierten Metallrückgewinnung aus EAG-Stoffströmen' beabsichtigt zunächst die Metallerschließung aus kunststoffreichen EAG-Abfallfraktionen und Metallverbunden durch die lösungsmittelbasierte Auflösung der Kunststoffmatrix und die Abtrennung der Metallfraktion aus diesen Kunststofflösungen. Ein zweiter Schwerpunkt der Arbeiten liegt im Einsatz ionischer Flüssigkeiten zur Rückgewinnung definierter kritischer Metalle aus Metallmischungen vorangegangener Trenntechniken. 2. Arbeitsplanung: In den beiden Themenbereichen a) Metallanreicherung aus kunststoffreichen EAG Fraktionen und Verbunden sowie b) Metallfraktionierung durch ionische Flüssigkeiten werden zunächst Modellfraktionen und Marktproben im Labormaßstab fraktioniert und die Fraktionen charakterisiert. Durch iterative Prozessoptimierung werden schließlich reine Zielfraktionen gewonnen und ihr Marktwert ermittelt. Parallel werden die Prozesskosten ermittelt. Die Ergebnisse werden in Workshops mit den Verbundpartnern und weiteren Interessenten diskutiert. Dieses Teilprojekt ist Bestandteil des Verbundvorhabens UPGRADE Integrierte Ansätze zur Rückgewinnung von Spurenmetallen und zur Verbesserung der Wertschöpfung aus Elektro- und Elektronikaltgeräten (FKZ 033R087A).
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung und Erprobung eines hochdynamischen oszillierenden Scanmoduls zur effizienten Erzeugung großflächiger Strukturen mittels Laserstrahlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ARGES GmbH durchgeführt. Das Verbundprojekt wird neuartige Fügetechnologien mit Kunststoff-Metall-Hybridverbunden realisieren. Schwerpunkte bilden Prozesse zum laserbasierten Strukturieren von Fügeflächen und zum robotergeführten Fügen, die für den direkten Einsatz in der industriellen Prozesskette vorbereitet werden. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung eines leistungsfähigen Scannersystems mit oszillierender Bahnführung zur Laserstrukturierung großer Freiformflächen. Dazu wird ein Kleinwinkelscanner in den Strahlengang des 3D Scansystems integriert. Dadurch soll eine Oszillationsbewegung generiert werden, die mit der X-Y Hauptrasterbewegung überlagert wird. Dies ermöglicht die Rastergeschwindigkeit des 3D-Scanners auszureizen und die Bearbeitungsfläche zu vergrößern. Die Ansteuerung des Oszillationsmoduls ermöglicht die Gestaltung von periodischen Strukturen durch Veränderung der Schwingrichtung und -frequenz.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Polymertechnische Untersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hüls AG durchgeführt. Metall-Kunststoff-Verbunde sind heute Stand der Technik in nahezu allen technischen Gebrauchsguetern. Nach Ablauf ihrer Nutzungdauer sollten die enthaltenen Werkstoffe einem Recycling zugefuehrt werden. Methoden der manuellen Demontage versagen hier. Eine realistische Chance zur Rueckgewinnung bieten nur grosstechnische Verfahren im Massestrom. Ein wesentlicher Schwerpunkt neben der maschinellen Trennung von Kunststoffen ist die Rueckgewinnung der Kunststoffreaktionen auf hoechstmoeglichem Niveau. Dafuer sind umfangreiche polymerspezifische Untersuchungen und Analysen notwendig. Insbesondere ist die Aufbereitung der Polymere mittels Rekonditionierung und Compounding zu hochwertigen Kunststoffen fuer technische Bauteile mit gesicherter Qualitaet Projektziel. In praxisnahen Fertigungsversuchen soll dies dokumentiert werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Reibpressfügen und Vorbehandlung von Titan-Composite-Hybridbauteilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Airbus Defence and Space GmbH durchgeführt. Im Bereich der Luftfahrt bedingt die mangelnde Verfügbarkeit angepasster Fügeprozesse oftmals eine nicht konsequente Umsetzung innovativer, massesparender Mischbauweisen. Daher wird in PROLEI der energieeffiziente und gut automatisierbare Fügeprozess des Reibpressfügens industrienah weiterentwickelt. Für eine maximierte Verbindungsfestigkeit ist eine angepasste Oberflächenstruktur der Fügepartner zu identifizieren, deren Haftungspotenzial durch eine optimierte Prozessführung und -regelung bestmöglich auszureizen ist. Mit dem Ziel die Verbundeigenschaften an die funktionellen Anforderungen anzupassen, werden die Mechanismen der Anbindung und die beeinflussenden Faktoren identifiziert. Hierzu zählen die Beschaffenheit der Fügeflächen und der Anpressdruck-/Temperaturverlauf während des Fügeprozesses. Besonderes Augenmerk liegt auf der Untersuchung der mittels der laserbasierten Oberflächenvorbehandlung erzielten Effekte hinsichtlich Reinigung, Strukturierung und Aktivierung. Bei Airbus bilden thematische Schwerpunkte das laserbasierte Strukturieren von Fügeflächen und das robotergeführte Direktfügen von sowohl thermoplastischen also auch duroplastischen faserverstärkten Kunststoffen, die durch den Aufbau angepasster Systemtechnik für den direkten Einsatz in der industriellen Prozesskette vorbereitet werden. Mittels der experimentellen Untersuchung der Anbindemechanismen soll ein vertieftes Verständnis zur Modifikation der Verbundeigenschaften geschaffen werden. Zusätzlich zu den technischen Arbeiten ist Airbus der Koordinator des Verbundprojekts.
Das Projekt "Teilprojekt: Prozess- und Verbindungscharakterisierung direktgefügter Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik durchgeführt. Durch die Erforschung angepasster Fügetechnologien findet im Forschungsprojekt PROLEI ein wesentlicher Beitrag zur Befähigung von Leichtbaustrukturen in Kunststoff-Metall-Mischbauweise statt. Besondere Schwerpunkte bilden dabei Prozesse zum robotergeführten Direktfügen von duroplastischen Kunststoffen, zum laserbasierten Strukturieren von Fügeflächen sowie zum roboterbasierten Reibpressfügen von Thermoplasten. Diese beiden Kunststoffarten werden durch den Aufbau angepasster Systemtechnik für den direkten Einsatz in der industriellen Prozesskette vorbereitet. Ein vertieftes Prozessverständnis wird über die simulationsbasierte Auslegung sowie mittels experimenteller Untersuchungen zu den wirkenden Bindemechanismen erzeugt. Im Teilvorhaben ‚Prozess- und Verbindungscharakterisierung direktgefügter Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen' soll der Direktfügeprozess wissenschaftlich untersucht und die Verbundeigenschaften charakterisiert werden. Ein weiterer Bestandteil ist die Identifikation und Bewertung von Oberflächenvorbehandlungsverfahren. Zunächst soll der Direktfügeprozess im Labormaßstab erprobt und optimale Prozessparameter ermittelt werden. Es soll ein geeigneter Versuchsaufbau konzipiert, aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Zudem sollen unterschiedliche Klebstoffsysteme für ihren Einsatz im Direktfügeprozess untersucht werden. Es werden Kleinproben unter Berücksichtigung verschiedener Prozessparameter gefügt, wobei sich u.a. eine nachgelagerte mediale Belastung bzw. Konditionierung anschließt. Die Erkenntnisse münden als grundlegende Vorarbeit im robotergeführten Prozess. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die Ermittlung von Werkstoff- und Verbindungskennwerten, welche der Simulation der Bauteileigenschaften dienen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Aufschluss- und Sortiertechniken (Technikumsrahmen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UVR-FIA GmbH Verfahrensentwicklung-Umweltschutztechnik-Recycling- GmbH durchgeführt. Gesamtzielstellung des Verbundprojektes ist es, die Rueckgewinnung der in technischen Gebrauchsguetern enthaltenen Metalle, Kunststoffe und anderen Werkstoffe mit Massestromtechnologien zu realisieren. Es werden dazu einzelne Aufbereitungsprozesse entwickelt oder modifiziert, die die Werkstoffe nicht einzeln, sondern als Schuettgut beruecksichtigen. Arbeitsschwerpunkte liegen in der Klassifzierung der Metall-Kunststoff-Verbunde aus aufbereitungstechnischer Sicht, der materialschonenden Trennung des Werkstoffverbundes bei der Vor- und Aufschlusszerkleinerung, der Auswahl und Entwicklung von Sortiergeraeten zur sortenreinen Trennung insbesondere der Kunststoffe und in kunststoffspezifischen Untersuchungen an Vor-, Zwischen- und Endprodukten. Damit wird eine Gesamtloesung von der Erfassung bis zur Rueckfuehrung in den Wirtschafts-Kreislauf erarbeitet.
Das Projekt "Teilprojekt: Großflächige Laserstrukturierung gekrümmter Fügeflächen und funktionsspezifische Modifikation der Verbundeigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften durchgeführt. Das Verbundprojekt PROLEI soll durch die Erforschung von großserientauglichen Fügeverfahren eine serienreife Produktion von Leichtbaustrukturen in Kunststoff-Metall-Mischbauweise ermöglichen. Besondere Schwerpunkte bilden dabei Prozesse zum laserbasierten Strukturieren, zum robotergeführten Direktfügen sowie zum roboterbasierten Reibpressfügen. Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) verfolgt im genannten Teilvorhaben zwei wesentliche Zielstellungen. Einerseits wird ein Laserstrukturierungsprozess zur Oberflächenvorbehandlung auf großen Freiform-Fügeflächen unter industrienahen Bedingungen qualifiziert. Andererseits wird auf Grundlage wissenschaftlicher Methoden eine Korrelation zwischen der Oberflächenbeschaffenheit und den daraus resultierenden Verbundeigenschaften ermittelt. Das Ergebnis ist eine für den jeweiligen faserverstärkten Kunststoff abgestimmte Metall-Oberflächenstrukturierung, welche die hochfeste Verbindung der Werkstoffe ermöglicht.
Das Projekt "Teilprojekt: Simulationsgestützte Auslegung und experimentelle Überprüfung von Kunststoff-Metall-Hybridverbunden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INPRO Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH durchgeführt. Zielsetzung des Forschungsprojekts PROLEI ist die Erforschung angepasster Fügeprozesse für Mischbauweisen aus Kunststoff und Metall. Thematische Schwerpunkte bilden das laserbasierte Strukturieren von Fügeflächen, das robotergeführte Reibpressfügen von thermoplastischen Kunststoffen und das roboterbasierte Direktfügen von Thermoplasten. Des Weiteren soll auf Grundlage der Experimente eine simulationsgestützte Auslegungsmethode erarbeitet werden. Im Teilvorhaben des geplanten Verbundprojektes sollen ein FEM-Modell zur Simulation der Eigenschaften des KMH-Verbundes aufgebaut, mechanische Eigenschaften an Probekörpern inklusive Alterung ermittelt und ein experimenteller Vergleich mit Referenzverfahren durchgeführt werden. Mit Hilfe der experimentell gewonnenen Ergebnisse erfolgt die Validierung der Simulation. Abschließend wird die industrielle Umsetzung des Reibpressfügens im automobilen Bereich vorbereitet.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Aufbereitungstechnologien/Praxiserprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Metallgesellschaft, Zentrallaboratorium durchgeführt. Metall-Kunststoff-Verbunde werden heute in nahezu allen technischen Gebrauchsguetern eingesetzt. Nach Ablauf ihrer Nutzungsdauer sollten die enthaltenen Werkstoffe einem Recycling zugefuehrt werden. Eine realistische Chance zur Rueckgewinnung bieten nur grosstechnische Aufbereitungs-Verfahren im Massestrom. Ziel dieses Vorhabens ist es, kontinuierlich arbeitende Aufbereitungsverfahren fuer die Rueckgewinnung der polymerer und nichtpolymerer Werkstoffe zu entwickeln. Die hoechstmoegliche Qualitaet der Sekundaerwerkstoffe d.h. weitestgehende Sortenreinheit, wird hierbei angestrebt. Grundlage dieser Arbeiten bilden Prozesse aus der Aufbereitung mineralischer Rohstoffe. Es sind allerdings umfangreiche Anpassungsarbeiten erforderlich. Die Versuchsarbeiten umfassen die Verfahrensschritte Aufschluss, Zerkleinerung, Klassierung, Sortierung und Vergleichsmaessigung, die durch Grundlagenuntersuchungen ergaenzt werden. Darueberhinaus werden werkstofftechnische Untersuchungen, insbesondere an polymeren Werkstoffen, die aufbereitungstechnischen Versuche begleitend unterstuetzten.
Das Projekt "Teilprojekt: Fügen duroplastischer Prepregs in der Montagelinie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Volkswagen AG durchgeführt. Durch die Erforschung angepasster Fügetechnologien findet im Forschungsprojekt ein wesentlicher Beitrag zur Befähigung von Kunststoff-Metall-Mischbauweisen statt. Die Volkswagen AG beschäftigt sich hierbei thematisch mit der lokalen, robotergestützten Hybridisierung von Stahlstrukturen mit duroplastischen Faserverbund-Patches und deren daraus einhergehenden Fragestellungen. Die wesentlichen Arbeitspakete sind wie folgt definiert o Auswahl zielführender Materialien für den Verstärkungsprozess o Definition der notwendigen Anlagentechnik und Modifizierung einer bestehenden Roboterzelle o gemeinsame Erarbeitung von zielführenden Oberflächenvorbehandlungen, Haftvermittlern in Zusammenhang mit der Definition zielführender Prozessparameter zur Bauteilhybridisierung o Hybridisierung des Technologiedemonstrator 'ebene Platte' für erste Charakterisierungen mit anschließender Prozessoptimierung o Lessons learned + Hybridisierung des Technologiedemonstrators 'Hutprofil' - Detaillierung der Anlagentechnik (Greifer, Stempel, ggf. kinematisches Vordrapieren) - Auswahl geeigneter Oberflächenvorbehandlungen/Haftvermittler für komplexere Bauteilgeometrien - Darstellung weiteres Gewichtspotential durch Betrachtung lastpfadgerechter Prepreg-Verstärkungen und detaillierter Bauteilauslegung (in Zusammenarbeit mit Inpro) o Ganzheitliche technologische und wirtschaftliche Bewertung des erarbeiteten Fertigungsprozess.
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