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Emissionen aus Betrieben der Metallindustrie

<p>Deutschland verpflichtete sich mit der Zeichnung des PRTR-Protokolls 2003 dazu, ein Register über Schadstofffreisetzungen und -transporte aufzubauen. Hierzu berichten viele Industriebetriebe jährlich dem UBA über Schadstoffemissionen und die Verbringung von Abwässern und Abfällen. Das UBA bereitet diese Daten dann in einer Datenbank für Bürgerinnen und Bürger auf.</p><p>Das Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregister (PRTR) in Deutschland</p><p>Das Umweltbundesamt (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠) sammelt die von Industriebetrieben gemeldeten Daten in einer Datenbank: dem Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregister ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PRTR#alphabar">PRTR</a>⁠ (<strong>P</strong>ollutant <strong>R</strong>elease and <strong>T</strong>ransfer <strong>R</strong>egister). Das UBA leitet die Daten dann an die Europäische Kommission weiter und macht sie im Internet unter der Adresse <a href="https://thru.de/">www.thru.de</a> der Öffentlichkeit frei zugänglich. Die Daten bis 2022 sind auch über den ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=Data_Cube#alphabar">Data Cube</a>⁠ des UBA verfügbar: <a href="https://datacube.uba.de/vis?tm=PRTR&amp;pg=0&amp;snb=2&amp;df%5bds%5d=ds-dc-release&amp;df%5bid%5d=DF_PRTR&amp;df%5bag%5d=UBA&amp;dq=.......UR_AIR%2BYR_AIR%2BUR_WAT%2BYR_WAT%2BUR_SOI%2BYR_SOI.M%2BB%2BS..SB1.SF3..A&amp;lom=LASTNPERIODS&amp;lo=5&amp;to%5bTIME_PERIOD%5d=false&amp;isAvailabilityDisabled=false">UBA Data Cube • Schadstofffreisetzungsdaten gemäß PRTR der Berichtsjahre 2007 bis 2022</a>.</p><p>Es gibt drei Rechtsgrundlagen für die PRTR-Berichterstattung:</p><p>Erfasst werden im PRTR industrielle Tätigkeiten in insgesamt neun Sektoren. Einer davon ist der Metallsektor.</p><p>Die Aussagekraft des PRTR ist jedoch begrenzt. Zwei Beispiele:</p><p>Umweltbelastende Emissionen aus der Metallindustrie </p><p>Industrieanlagen zur Herstellung und Verarbeitung von Metallen sind bedeutende Verursacher von umweltbelastenden Emissionen mit negativen Umweltauswirkungen entlang der Wertschöpfungskette. Zur Metallindustrie werden die Bereiche Eisen- und Stahlerzeugung, die Gewinnung von Nichteisenrohmetallen, die Gießerei-Industrie sowie die metallverarbeitende Industrie gezählt.</p><p>Die deutsche Metallindustrie nimmt innerhalb der Europäischen Union eine bedeutende Rolle ein, da Deutschland hinsichtlich der Produktion von Stahl und Nichteisenmetallen führend ist.</p><p>Industriebetriebe müssen jährlich dem Umweltbundesamt über ihre Emissionen in die Luft, in die Gewässer und in den Boden berichten, wie auch darüber, wie viele Schadstoffe sie in externe Abwasserbehandlungsanlagen weiterleiten und wie viele gefährliche Abfälle sie entsorgen. Die Betriebe müssen nicht über jeden Ausstoß und jede Entsorgung berichten, sondern nur dann, wenn der Schadstoffausstoß einen bestimmten Schwellenwert (vgl. Anhang II der europäischen Schadstofffreisetzungs- und -verbringungsregister-Verordnung <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32006R0166">(E-PRTR-VO)</a>) oder der Abfall eine gewisse Mengenschwelle überschreitet. In diesem Artikel werden Industriebetriebe aus der Metallbranche, die eine Tätigkeit nach der europäischen PRTR-Verordnung ausüben und Emissionen in die Luft und in Gewässer freisetzen, die den gesetzlich vorgegebenen Schwellenwert überschreiten, betrachtet.</p><p>Für das PRTR-Berichtsjahr 2023 haben insgesamt 92 berichtspflichtige PRTR-Betriebe der Metallindustrie Freisetzungen in Luft und in Gewässer berichtet. Die Karte „Betriebe der Metallindustrie mit Luft- und Wasseremissionen im deutschen PRTR 2023“ zeigt die Verteilung aller Metallbetriebe mit Luft- und Wasseremissionen im deutschen PRTR.</p><p>Im Wesentlichen wurde die Freisetzung von Schadstoffen in die Luft und in Gewässer aus folgenden Tätigkeitsbereichen der Metallbranchen berichtet:</p><p>Daten zu Freisetzungen von Schadstoffen in die Luft und in die Gewässer aus Röst- oder Sinteranlagen für Metallerz inklusive sulfidische Erze (PRTR-Tätigkeit 2.a) werden im PRTR lediglich von einer Betriebseinrichtung gemeldet. Den Hauptanteil macht die Meldung von Emissionen in Luft aus.</p><p>Betriebe zum „Aufbringen von schmelzflüssigen, metallischen Schutzschichten (PRTR-Tätigkeit 2.c.iii)“ werden zwar unter dieser Haupttätigkeit im PRTR geführt, aber es sind dem PRTR keine Daten zu Freisetzungen von Schadstoffen in die Luft und in die Gewässer aus diesen Anlagen zu entnehmen, weil die ermittelten Schadstofffrachten die in der E-PRTR-VO festgelegten Schwellenwerte nicht überschreiten.</p><p>Emissionen aus Eisenmetallgießereien</p><p>Eisenmetallgießereien mit einer Produktionskapazität von mehr als 20 Tonnen pro Tag (t/d) stoßen vorwiegend die Schadstoffe Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, flüchtige organische Verbindungen ohne Methan, Benzol und Naphthalin in die Luft aus (siehe Tab. „TOP 7 Emissionen von Luftschadstoffen aus Eisenmetallgießereien 2023“). Im Jahr 2022 wurden zum Beispiel 179.000 t Kohlendioxid von berichtspflichtigen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PRTR#alphabar">PRTR</a>⁠-Betrieben der Eisenmetallgießerei in die Luft abgegeben. Dies entspricht jedoch nur einem Anteil von 0,05 % an der Gesamtmenge der im PRTR berichteten Kohlendioxid-Emissionen in die Luft.</p><p>Aus Eisenmetallgießereien werden keine Schadstofffreisetzungen in Gewässer an das PRTR berichtet.</p><p>Eine Liste von Eisenmetallgießereien im PRTR, die Emissionen der oben angeführten Schadstoffe berichteten, erhalten Sie über das <a href="https://app.stag.thru.de/detail-suche">Suchformular</a> auf <a href="https://thru.de/">www.thru.de</a>.</p><p>Die Karte „Eisenmetallgießereien mit Luftemissionen im deutschen PRTR 2023“ zeigt die regionale Verteilung der Eisenmetallgießereien mit Luftemissionen im deutschen PRTR. Dargestellt sind alle 27 Betriebe, die im Jahr 2023 Schadstofffreisetzungen in die Luft berichteten. Die meisten Eisenmetallgießereien liegen in dem Bundesland Bayern (BY).</p><p>Emissionen aus PRTR-Betrieben der Roheisen- und Stahlerzeugung</p><p>Anlagen zur Herstellung von Roheisen oder Stahl einschließlich Stranggießen mit einer Kapazität von mehr als 2,5 Tonnen pro Stunde (t/h) stoßen u.a. erhebliche Mengen an Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickoxiden, Feinstaub und Schwefeloxiden in die Luft aus (siehe Tab. „TOP 10 Emissionen von Luftschadstoffen aus ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PRTR#alphabar">PRTR</a>⁠-Betrieben der Roheisen- und Stahlerzeugung 2023“). Im Jahr 2023 wurden z.B. 19,2 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid von berichtspflichtigen PRTR-Betrieben der Roheisen- und Stahlerzeugung in die Luft abgegeben. Dies entspricht einem Anteil von 6,6 % an der Gesamtmenge der im PRTR berichteten Kohlendioxid-Emissionen in die Luft. Darüber hinaus werden Chloride, gesamtorganischer Kohlenstoff (TOC), und Fluoride vor allem in Gewässer freigesetzt (siehe Tab. „TOP 10 Emissionen von Wasserschadstoffen aus PRTR-Betrieben der Roheisen- und Stahlerzeugung im 2023“). Im Jahr 2023 wurden z.B. Einleitungen von 3.400 t Chloriden von berichtspflichtigen PRTR-Betrieben der Roheisen- und Stahlerzeugung berichtet; gemessen an der Gesamtmenge der im PRTR berichteten Freisetzungen von Chloriden in die Gewässer, ist dies jedoch nur ein Anteil von etwa 0,08 %.</p><p>Eine Liste von Betrieben der Roheisen- und Stahlerzeugung im PRTR, die Emissionen der oben angeführten Schadstoffe berichteten, erhalten Sie über das <a href="https://app.stag.thru.de/detail-suche">Suchformular</a> auf <a href="https://thru.de/">www.thru.de</a>.</p><p>Die Karte „Betriebe der Roheisen- und Stahlerzeugung mit Luft- und Wasseremissionen im deutschen PRTR 2023“ zeigt die regionale Verteilung der Roheisen- und Stahlerzeugungs-Betriebe mit Luft- und Wasseremissionen im deutschen PRTR 2023. Dargestellt sind alle 22 Betriebe, die im Jahr 2023 Schadstofffreisetzungen in die Luft und in die Gewässer berichteten. Die meisten Eisen- und Stahlerzeugungs-Betriebe liegen im Bundesland Nordrhein-Westfalen (NW).</p><p>Emissionen aus der Gewinnung von Nichteisenrohmetallen</p><p>Anlagen zur Gewinnung von Nichteisenrohmetallen aus Erzen, Konzentraten oder sekundären Rohstoffen durch metallurgische, chemische oder elektrolytische Verfahren stoßen vorwiegend die Schadstoffe Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeloxide, Stickoxide und anorganische Fluorverbindungen in die Luft aus (siehe Tab. „TOP 10 Emissionen von Luftschadstoffen aus der Nichteisenrohmetall-Industrie 2023“). Im Jahr 2023 wurden z.B. 473 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid von berichtspflichtigen Betrieben der Nichteisenmetall-Industrie in die Luft abgegeben. Dies entspricht einem Anteil von 0,17 % an der Gesamtmenge der im ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PRTR#alphabar">PRTR</a>⁠ berichteten Kohlendioxid-Emissionen in die Luft. Außerdem werden von der Nichteisenmetall-Industrie Freisetzungen von sieben Wasserschadstoffen berichtet (siehe Tab. „TOP 7 Emissionen von Wasserschadstoffen aus der Nichteisenrohmetall-Industrie 2023“). Im Jahr 2023 wurden z.B. 157.750 Kilogramm Fluoride von berichtspflichtigen PRTR-Betrieben der Nichteisenmetall-Industrie in Gewässer abgegeben; gemessen an der Gesamtmenge der im PRTR berichteten Freisetzungen von Fluoriden in die Gewässer, machte der Anteil 13 % aus.</p><p>Eine Liste von Betrieben der Nichteisenmetall-Industrie im PRTR, die Freisetzungen der oben angeführten Schadstoffe berichteten, erhalten Sie über das <a href="https://app.stag.thru.de/detail-suche">Suchformular</a> auf <a href="https://thru.de/">www.thru.de</a>.</p><p>Die Karte „Betriebe der Nichteisenrohmetall-Industrie mit Luft- und Wasseremissionen im deutschen PRTR 2023“ zeigt die regionale Verteilung der Nichteisenmetall-Industrie mit Luft- und Wasseremissionen im deutschen PRTR. Dargestellt sind alle 14 Betriebe, die im Jahr 2023 Schadstofffreisetzungen in die Luft und in die Gewässer berichteten. Die meisten dieser Betriebe liegen im Bundesland Nordrhein-Westfalen (NW).</p>

Bebauungsplaene Heusweiler/Obersalbach - Metallbearbeitung Dahlem

Bebauungspläne und Umringe der Gemeinde Heusweiler (Saarland), Ortsteil Obersalbach:Bebauungsplan "Metallbearbeitung Dahlem" der Gemeinde Heusweiler, Ortsteil Obersalbach

Interoperabler INSPIRE View-Service: Production And Industrial Facilities / Anlagen nach Bundesimmissionsschutzgesetz in Brandenburg (WMS-PF-BIMSCHG)

Der interoprable INSPIRE-Viewdienst (WMS) Production and Industrial Facilities gibt einen Überblick über die Anlagen nach Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) in Brandenburg. Der Datenbestand beinhaltet die Punktdaten zu BImSchG-Betriebsstätten und BImSchG-Anlagen (ohne Anlagenteile). Datenquelle ist das Anlageninformationssystem "LIS-A". Gemäß der INSPIRE-Datenspezifikation "Production and Industrial Facilities" (D2.8.III.8_v3.0) liegen die Inhalte der BImSchG-Anlagen INSPIREkonform vor. Der WMS beinhaltet 2 Layer: "ProductionFacility" (Betriebsstätte) und "ProductionInstallation" (Anlage). Der ProductionFacility-Layer wird gem. INSPIRE-Vorgaben nach Wirstschaftszweigen (BImSchG-Kategorie 1. Ordnung) untergliedert in: - PF.PowerGeneration: Wärmeerzeugung, Bergbau und Energie (BImSchG-Kategorie: Nr. 1) - PF.ConstructionMaterialProduction: Steine und Erden, Glas, Keramik, Baustoffe (BImSchG-Kategorie: Nr. 2) - PF.MetalProcessingAndProduction: Stahl, Eisen und sonstige Metalle einschließlich Verarbeitung (BImSchG-Kategorie: Nr. 3) - PF.ChemicalProcessing: Chemische Erzeugnisse, Arzneimittel, Mineralölraffination und Weiterverarbeitung (BImSchG-Kategorie: Nr. 4) - PF.PlasticsManufacturing: Oberflächenbehandlung mit organischen Stoffen, Herstellung von bahnenförmigen Materialien aus Kunststoffen, sonstige Verarbeitung von Harzen und Kunststoffen (BImSchGKategorie: Nr. 5) - PF.WoodAndPaperProcessing: Holz, Zellstoff (BImSchG-Kategorie: Nr. 6) - PF.FoodAndAgriculturalProduction: Nahrungs-, Genuss- und Futtermittel, landwirtschaftliche Erzeugnisse (BImSchG-Kategorie: Nr. 7) - PF.WasteProcessing: Verwertung und Beseitigung von Abfällen und sonstigen Stoffen(BImSchGKategorie: Nr. 8) - PF.MaterialStorage: Lagerung, Be- und Entladen von Stoffen und Gemischen(BImSchG-Kategorie: Nr. 9) - PF.OtherProcessing: Sonstige Anlagen (BImSchG-Kategorie: Nr. 10) Maßstab: 1:500000; Bodenauflösung: nullm; Scanauflösung (DPI): null

Untersuchungen zum Einsatz von Druckluft als umweltschonendes Kuehlmittel beim Einlippen- und Zweilippenbohren

Durch Einlippentiefbohren (ELB) koennen tiefe Bohrungen mit kleineren Durchmessern hergestellt werden. Der Durchmesserbereich betraegt zZt 0,9 bis 40 mm. Die Bohrtiefe kann ca das 50 bis 100-fache des Bohrungsdurchmessers erreichen. Zur Kuehlung und Schmierung der Schneiden und Stuetzleisten eines ELB-Werkzeuges wird durch den Werkzeugschaft ueblicherweise ein fluessiger Kuehlschmierstoff gefoerdert, der mit Spaenen vermischt aussen in einer Sicke des Schaftes abfliesst und so einen kontinuierlichen Bohrvorgang ermoeglicht. Aufgrund der hohen Kosten fuer die Kuehlschmierstoffanlage und fuer die Beschaffung, Pflege und Entsorgung von konventionellen Kuehlschmierstoffen sowie der Behandlung der Werkstuecke und Spaene besteht in der Industrie die Forderung, ohne Tiefbohroele oder -emulsionen tiefzubohren. Hinzu kommt neben der Forderung nach einer Erhoehung der Wirtschaftlichkeit auch der Wunsch nach gesteigerter Umweltvertraeglichkeit der Fertigung sowie die modifizierte Umweltschutzgesetzgebung. Aus diesen Gruenden wird am Institut fuer Spanende Fertigung versucht, die bisher verwendeten Mineraloele mit den teilweise toxischen Additiven - Chlor-, Phosphor- und Schwefelverbindungen - zu substituieren, um die weitere Verbreitung umweltfeindlicher Fertigungshilfstoffe zu verhindern. Dazu koennen entweder konsequentes Trockenbohren, ein Minimalmengenkonzept oder biologisch abbaubare Kuehlschmierstoffe eingesetzt werden. In den bisher durchgefuehrten Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass Einlippentiefbohren von Grauguss mit Druckluft als Kuehlmittel moeglich ist. Eine Verbesserung der Verschleissbestaendigkeit wird jedoch durch eine zusaetzliche...

Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin

Das Grossprojekt Region 'Industriegebiet Spree' liegt im Suedosten Berlins und stellte ein geschlossenes Industriegebiet dar, in dem sich unterschiedliche Betriebe des produzierenden und verarbeitenden Gewerbes ansiedelten (ua chemische Industrie, Energieerzeugung, Metallverarbeitung, Elektronik, Fahrzeug- und Motorenbau). Die zahlreichen Industrie- und Gewerbebetriebe haben durch Schadstofffreisetzungen infolge Handhabungsverlusten, Leckagen, unsachgemaessen Ablagerungen etc zu einer grossraeumigen Belastung des Bodens und zu Kontaminationen des Grundwassers vor allem mit unterschiedlichen Schwermetallen, Cyaniden und organischen Verbindungen gefuehrt. Aufgrund der Kontaminationen im Grundwasser mussten einzelne Foerdergalerien der Wasserwerke in der Vergangenheit vor allem wegen Belastungen durch LCKW und gaswerktypische Schadstoffe geschlossen werden. Die Sanierung des Industriegebietes Spree hat vordringlich die Sicherung der Wasserversorgung zum Ziel, da das gesamte Projektgebiet im gemeinsamen Wasserschutzgebiet (Zone III) der drei Wasserwerke Johannisthal, Wuhlheide und Alt-Glienicke liegt. Die Foerderung der Wasserwerke erfolgt aus Brunnengalerien, die relativ nah zur Spree und zum Teltowkanal gelegen sind. Aufgrund der hydrogeologischen Bedingungen wird die Grundwasserneubildung bei den Wasserwerken Wuhlheide und Johannisthal etwa zu 2/3 aus Uferfiltrat gebildet. 1993 wurde die Region 'Industriegebiet Spree' als Grossprojekt im Sinne der Finanzierungsregelung der oekologischen Altlasten bestaetigt. Als Massnahmen im Rahmen des Finanzierungsabkommens werden solche angesehen, die der Gefahrenabwehr im Sinne der im Bund und in den jeweiligen Laendern geltenden gesetzlichen Regelungen dienen. Der Umfang dieser Massnahmen wird einvernehmlich zwischen Bund, BVS und Land in einer gemeinsamen Arbeitsgruppe festgelegt. Im Verwaltungsabkommen vom Dezember 1992 ist geregelt, dass die aus der Freistellung entstehenden Folgekosten zwischen dem Bund und dem freistellenden Land aufgeteilt werden. Grundlage fuer die Sanierung ist ein Sanierungsrahmenkonzept. Ende Januar 1996 wurde durch Bund, BVS und Land ein Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin verabschiedet, das vom IWS erstellt wurde.

Neuartiger Leichtbaustahl - Errichtung einer Produktionsanlage für Stahlbänder

Das Projekt wird an zwei Unternehmensstandorten durchgeführt: Eine neuartige Bandgießanlage zur Herstellung von Vorbändern wird in Peine errichtet. Dort sollen neue, hochfeste Stahlwerkstoffe mit hohem Mangan-, Silizium- und Aluminium-Gehalten hergestellt werden. In Salzgitter wird eine vorhandene Walzanlage zur Weiterverarbeitung der Vorbänder umgebaut. Bei der Herstellung von Leichtbaustählen sollen etwa 170 kg CO2 pro Tonne Warmband eingespart werden. Bezogen auf das Produktionsvolumen der geplanten Anlage (25.000 Tonnen) ergibt das eine CO2-Einsparung von 4.250 Tonnen pro Jahr. Darüber hinaus werden erhebliche Energieeinsparungspotenziale in der Stahl verarbeitenden Industrie erwartet. Beim Einsatz beispielsweise in Kraftfahrzeugen rechnen Experten mit einer Kraftstoffreduzierung von ca. 0,2 Liter / 100 km bzw. ca. 8 g CO2 / km. Das entspricht umgerechnet auf die produzierte Jahresmenge an Stahl etwa 8 Millionen Kraftstoff jährlich.

Verbesserung von Umwelt- und Arbeitsschutz bei der Hochleistungszerspanung (Drehen und Fraesen) hochfester Werkstoffe durch 'trockenen Heissschnitt' mittels eines neuartigen Kombiverfahrens der Minimalmengenkuehlschmierung (MMKS)

EcoForge - Leittechnologie für Morgen: Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile, Teilprojekt 3: Untersuchung der Lauwarmumformbarkeit geschmiedeter und gezielt aus der Schmiedehitze wärmebehandelter Werkstücke

Problemstellung: Bei der Herstellung von typischen Serienteilen von Kraftfahrzeugen wie z.B. Achsschenkeln oder Getriebewellen durch Verfahren der Massivumformung und anschließendem Zerspanen entfallen ca. 40-70 Prozent der gesamten Stückkosten auf die mechanische Nachbearbeitung. Oben angedeutetes Potential liegt gerade bei heutzutage immer stärker nachgefragten Hochleistungsbauteilen zum einen in der technologischen Verbesserung spanabhebender Fertigungsverfahren selbst und zum anderen in der Minimierung der kostenintensiven Zerspanung. Die Kombination aus Warm- und Kaltformgebung ist in modernen Schmiedebetrieben bereits Stand der Technik und ermöglicht die Herstellung technisch anspruchsvoller Bauteile mit geringer spanender Nacharbeit. Es sind Bauteile mit verbesserten Maß- und Formgenauigkeiten als durch alleinige Warmumformung herstellbar. Durch die Kaltumformung lassen sich darüber hinaus weitere funktionelle Bauteileigenschaften verbessern, die gerade heutzutage Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten sind. Die Verfahrensgrenze einer dem Schmiedeprozess nachgeschalteten Kaltumformung wird häufig durch die mechanischen Werkzeugbelastungen aufgrund der hohen und durch Entwicklung neuartiger Stahlgüten immer höher werdenden Werkstofffestigkeiten festgelegt. In modernen Schmiedeprozessketten findet aus energetischen und damit wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten eine Wärmebehandlung zur Einstellung bestimmter Werkstoffeigenschaften direkt aus der Schmiedehitze statt. Die letzte Wärmebehandlungsstufe entspricht bei modernen Legierungskonzepten einer isothermen Haltestufe zur ferritisch-perlitischen oder auch bainitischen Gefügeumwandlung. Neueste Entwicklungen auf dem Gebiet der Sensorik ermöglichen eine intelligente thermomechanische Prozessführung aus Schmieden und definierter Wärmebehandlung direkt aus der Schmiedehitze, wie sie im Rahmen der AiF-Leittechnologie 'Schmieden 2020 - Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile' entwickelt werden soll. Die ganzheitliche Prozessbetrachtung zeigt, dass in thermomechanisch behandelten Werkstücken nicht nur gezielt funktionelles Gebrauchsgefüge, sondern auch auf eine weitere Verarbeitung (z.B. durch Umformung) technologisch optimierte Verarbeitungsgefüge eingestellt werden könnten. Es fehlt jedoch an wissenschaftlichen Erkenntnissen über günstige Gefügezustände für eine anschließende Kaltumformung oder eine Lauwarmumformung aus der Schmiedehitze im technologischen und funktionellen Sinn. Dies gilt erst recht für mikrolegierte ausscheidungshärtende ferritisch-perlitische und hochfeste duktile bainitische Hochleistungsstähle. Das Potential der Lauwarmumformung im Temperaturbereich zwischen Kaltumformung und industrieller Halbwarmumformung typischer Fließpressstähle an sich, konnte durch neuere Forschungsarbeiten am Institut für Umformtechnik (IFU) der Universität Stuttgart bereits aufgezeigt werden. usw.

EcoForge - Leittechnologie für Morgen: Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile, Teilprojekt 2: Experimentelle und numerische Untersuchungen zur kontrollierten Wärmebehandlung hochbeanspruchter Stahlschmiedebauteile aus der Schmiedewärme

Motivation: Die konventionelle Herstellung hochbelasteter Bauteile ist durch eine relativ lange Prozesskette gekennzeichnet. Mittels einer prozessintegrierten Wärmebehandlung aus der Schmiedewärme können sowohl die Wirtschaftlichkeit produzierender Unternehmen als auch die Energieeffizienz erhöht werden. Das Zwischenstufengefüge Bainit kombiniert hohe Festigkeit mit verbesserter Zähigkeit. - Verbesserung der mechanischen Bauteileigenschaften - Verkürzung der Prozesskette - Berücksichtigung der umformbedingten Korngrößenänderung und abkühlungsbedingten Gefügeentwicklung im Schmiedebauteil bereits während der Prozessauslegung - FE-basierte Vorhersage des durch die Wärmebehandlung hervorgerufenen Verzugs im Bauteil. Zielsetzung und Vorgehensweise: - Programmtechnische Erweiterung kommerzieller FE-Systeme durch Einbindung von Unterroutinen - Die Unterprogramme basieren auf physikalischen empirischen Modellen zur Berechnung des Umformverhaltens, der zeitlich und lokal ausbildenden Gefüge- und Kornstruktur sowie des Aufkohlungsverhaltens - Numerische und experimentelle Untersuchungen an den zwei Modellgeometrien 'Abgesetzte Welle' und 'Railbauteil' - Untersuchung von Stählen mit unterschiedlichem Ausgangs- und Zielgefüge - Einsatzstahl - AFP-Stahl - HDB-Stahl. Experimentelle Untersuchungen: FE-gestützte Prozessentwicklung und Werkzeugauslegung - Reproduzierbare Versuchsergebnisse durch automatisierten Schmiedeprozess - Gezielte Prozessführung mit thermischer Überwachung zur Einstellung der Zielgefüge - Beurteilung der Bauteilqualität hinsichtlich Maßhaltigkeit mittels einer 3D-Koordinatenmessmaschine - Metallographische Untersuchungen der Fertigteile zur Beurteilung der umformtechnisch eingebrachten Kornfeinung - Untersuchung des Verzugverhaltens. Numerische Untersuchungen. Berechnung der diffusionsgesteuerten und diffusionslosen Gefügeumwandlung während des Abkühlvorgangs - Berechnung des abkühlvorgangsbedingten Bauteilverzugs durch Berücksichtigung umwandlungsplastischer und umwandlungsbedingter Dehnungsanteile - Bestimmung der Korngrößenverteilung infolge statischer und dynamischer Rekristallisation - Lückenlose numerische Abbildung von Schmiedeprozessketten (Erwärmen, Schmieden, Abkühlen) unter Berücksichtigung gefügeevolutionsbedingter Veränderungen der Bauteileigenschaften.

EcoForge - Leittechnologie für Morgen: Ressourceneffiziente Prozessketten für Hochleistungsbauteile, Teilprojekt 5: Sensorkontrollierte Umwandlung aus der Schmiedehitze

Motivation: Moderne Hochleistungsbauteile erfordern die gezielte Einstellung von Bauteileigenschaften, entsprechend dem Beanspruchungsprofil, in effizienten Prozessketten bei kostengünstiger Fertigung. Forschungsziele: Durch die Entwicklung einer neuen Sensortechnik, die das Werkstoff- Umwandlungsverhalten erfasst, kann die Phasen- und Gefügeentwicklung in der Abkühlphase direkt verfolgt und gesteuert werden. Damit ergeben sich nach erfolgter thermomechanischer Bearbeitung neue Möglichkeiten zur gezielten Einstellung von Gefügen direkt aus der Schmiedewärme und damit von Bauteileigenschaften, wie diese bei Hochleistungsbauteilen gefordert werden - Sensorkontrollierte Werkstoffumwandlung aus der Schmiedewärme - Gezielte Einstellung von Phasenanteilen und Gefügen in der Abkühlphase - Qualitätssicherung der Bauteileigenschaften von Hochleistungsbauteilen in verkürzten Schmiedelinien bei kostengünstiger Fertigung. Lösungsansatz: - Sensorkontrollierte Umwandlung - Entwicklung und Erprobung einer zerstörungsfreien Sensor-Prüftechnik zur Inline-Erfassung des Werkstoff-Umwandlungsverhaltens - Klassifizierung der Phasen- und Gefügeanteile (Restaustenit, Bainit, Martensit, ...) - Steuerung der Phasenentwicklung und Gefügeausbildung in der Abkühlphase - Gezielte Einstellung von beanspruchungsgerechten, bainitischen Mehrphasen-Gefügen in Hochleistungsbauteilen. Messprinzip: - Wirbelstromtechnik - Online Werkstoffcharakterisierung - Mehrparameterprüfung. Differenzierte Betrachtung von Kern- und Randzoneneigenschaften - Fourieranalyse / Harmonischen Messwerte. Erfassung von Umwandlungsabläufen - Impedanzverhalten der Harmonischen - Identifizierung von Umwandlungsmechanismen - Quantifizierung von Gefügeanteilen. Sensorik: - Bainitsensor-Prüftechnik - Robust - Temperaturbeständig größer als 400 C - Berührungslose Messung - Quantifizierung des Bainit-Anteils. Voruntersuchungen: - Umwandlungsverhalten.

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