Ziel des Vorhabens ist die Steigerung der Energieeffizienz im Warmwalzwerk durch revolutionäre Hochpräzisionsradar-Messtechnologie. Das Fraunhofer IAF entwickelt hierfür einen hochpräzisen und gleichzeitig robusten Radarsensor im W-Band (75 bis 110 GHz) auf Basis des FMCW-Funktionsprinzips (frequenzmodulierter Dauerstrichbetrieb) zur Robustifizierung der Mess- und Automatisierungstechnik im Anlagenverbund Wärmeöfen bis Kühlstrecke als Grundlage für eine energie- und ressourceneffiziente Prozessführung. Der Frequenzbereich des W-Bandes eignet sich in hervorragender Weise für den Einsatz in Walzwerken, da die Radarsignale sowohl eine geringe atmosphärische Dämpfung erfahren und andererseits durch die besonderen Umgebungsbedingungen im Walzwerk (Dampf, Rauch, Staub, Infrarotstrahlung) nahezu unbeeinflusst bleiben. Im Gegensatz dazu werden optische Sensoren im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich durch diese Umgebungsbedingungen funktionsuntüchtig. Der Radarsensor basiert auf einer integrierten Millimeterwellenschaltung, die mittels der am Fraunhofer IAF etablierten Prozesstechnologie hergestellt wird. Er zeichnet sich durch eine hohe Frequenzgenauigkeit und Bandbreite aus, die Entfernungsmessungen mit einer Genauigkeit im Bereich von wenigen Mikrometern erlaubt und gleichzeitig die räumliche Trennung benachbarter Messobjekte ermöglicht. Aufbauend auf einer Spezifikations- und Konzeptionsphase wird ein auf die Anforderungen im Walzwerk angepasster Radarsensor im W-Band auf Basis des FMCW-Funktionsprinzips entwickelt. Die Sensorentwicklung umfasst das Frontend- und Antennendesign sowie die Hard- und Software zur primären Signalverarbeitung. Der entwickelte Radarsensor wird zuerst im Labor und im Anschluss daran unter realistischen Einsatzbedingungen im Walzwerk in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern getestet.
Beim Umformen metallischer Werkstoffe durch Kaltwalzen wird das Metall stark verfestigt und seine Verformbarkeit nimmt ab. Um die zur Weiterverarbeitung erforderliche Verformbarkeit wiederherzustellen, muss der Werkstoff mit Hilfe Erdgas befeuerter Öfen erwärmt und danach wieder abgekühlt werden. Die dem Werkstoff beim Abkühlvorgang entzogene Wärme ging bisher ungenutzt verloren. Das Unternehmen errichtet nun erstmalig in der metallverarbeitenden Industrie eine ORC-Anlage (Organic Rankine Cycle) mit einem Kolbenmotor, um die entweichende Wärme hocheffizient für die Stromerzeugung zu nutzen. In dem neuartigen Verfahren wird zunächst die Wärme des in der Haubenglühanlage zirkulierenden Schutzgasstromes entzogen und dann mit Hilfe des Wärmetransportmediums Thermoöl auf das im ORC-Prozess verwendete Arbeitsmedium Ethanol übertragen. Das verdampfende Ethanol treibt dann anstelle der üblichen ORC-Turbine einen ORC-Kolbenmotor an und wandelt dadurch die thermische in mechanische Energie um. Diese wiederum treibt einen an den Kolbenmotor gekoppelten Generator an und wandelt schließlich die mechanische in elektrische Energie um. Der hierdurch erzeugte Strom soll primär zur eigenen Versorgung des Unternehmens mit Elektrizität verwendet werden, kann aber auch in das öffentliche Netz eingespeist werden. Mit dem Projekt können jährlich rund 1.900 Megawattstunden elektrischer Strom und 10.000 Megawattstunden Heizwärme eingespart werden. Dadurch werden cirka 3.100 Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr vermieden.
Das Kerngeschäft der ESF Elbe-Stahlwerke Feralpi GmbH, die zu der europaweit tätigen Feralpi Gruppe gehören, beinhaltet die Herstellung und Vertrieb von Stahl. Am Standort Riesa werden jährlich ca. 1 Mio. Tonnen Stahlknüppel hergestellt, von denen ca. 800.000 Tonnen überwiegend zu Bewehrungsstahl und Walzdraht weiterverarbeitet werden. Beim konventionellen Verfahren kühlen die im Strangguss erzeugten Knüppel bis auf Umgebungstemperatur ab und müssen vor ihrem Einsatz im Walzwerk wieder auf 1.150 Grad Celsius erhitzt werden. Bislang war eine heiße Weiterverarbeitung der Knüppel nur zu einem kleinen Teil möglich, und auch nur bis zu einer Temperatur von 800 C. Das Unternehmen beabsichtigt nunmehr, den so genannten Heißeinsatz auszuweiten und damit die Energieeffizienz der Anlage zu verbessern. Dazu sollen die in der Stranggussanlage erzeugten, noch heißen Knüppel direkt im angeschlossenen Walzwerk weiterverarbeitet werden. Dadurch entfällt das energieintensive Wiederaufheizen des Materials. Durch Optimierungsmaßnahmen in der gesamten Prozesskette und eine innovative Kopplung der einzelnen Arbeitsschritte soll der Anteil des heiß eingesetzten Materials auf 80 Prozent gesteigert und gleichzeitig die Temperatur auf bis zu 950 C erhöht werden. Bei Umsetzung des Vorhabens können aufgrund des erheblich gesunkenen Erdgasund Stromverbrauchs die CO2-Emissionen jährlich um ca. 26.900 Tonnen verringert werden. Des Weiteren fallen aufgrund des gleichmäßigeren Einsatzes höherwertigen Schrottes und durch die Optimierung des Schredders jährlich ca. 2.774 Tonnen weniger Filterstaub, ca. 22.633 Tonnen weniger Schlacke und ca. 2.145 Tonnen weniger Zunder an.
Ziel dieses Vorhabens ist es, Magnesiumblechwerkstoffe zu entwickeln, die ohne bzw. lediglich mit einem marginalen Zusatz von Selten-Erden-Elementen vergleichbare oder sogar bessere Eigenschaften aufweisen als heutige Hochleistungslegierungen mit Selten-Erden-Elementen. Die spezifische Aufgabe des Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH (HZG) innerhalb des Verbundvorhabens besteht in der Entwicklung geeigneter Legierungszusammensetzungen sowie in der Ermittlung optimaler Prozessparameter für den Gießwalz- und Walzprozess zur Erzeugung von Magnesium-Blechwerkstoffen mit guten Umform- und Korrosionseigenschaften. Das HZG arbeitet dabei eng verzahnt mit der MgF Magnesium Flachprodukte GmbH (MgF) sowie mit dem Institut für Metallformung der TU Bergakademie Freiberg (TU BAF) zusammen. Ein weiterer Arbeitspunkt des HZG ist die Optimierung der Gießdüse hinsichtlich der zu verwendenden Keramik. Des Weiteren ist das HZG zusammen mit Carl Bechem GmbH und TU BAF an den Arbeiten zur Auswahl eines geeigneten Schmierstoffs für den Gießwalzprozess sowie für den Walzprozess beteiligt. Weiterhin führt das HZG in enger Kooperation mit den Projektpartner Prevent TWB GmbH & Co. KG, Audi und Volkswagen die Mikrostrukturanalyse der tiefgezogenen Bauteile durch.
1. Vorhabenziel: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung geeigneter Schmierstoffe und Umformhilfsmittel sowohl für das Walzen als auch Blechumformung der innerhalb des Verbundvorhabens SubSEEMag neu entwickelten hochfesten Magnesiumwerkstoffe. Besondere Anforderungen stellen dabei die erforderlichen Einsatztemperaturen von bis zu 400 °C sowie die chemische Reaktivität des Magnesiums. So muss vermieden werden, dass sich Schmiermittelrückstände bzw. Reaktionsprodukte in die Werkstoffoberfläche einarbeiten und eine spätere Beschichtung beeinträchtigen. Darüber hinaus ist vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Ressourcennutzung darauf abzustellen, dass von dem verwendeten Schmiermittel keine umwelt- und gesundheitsschädlichen Gefahren ausgehen. 2. Arbeitsplanung: Aufgaben des Teilvorhabens sind zunächst die aus den Prozessbedingungen und den Werkstoffcharakteristika abzuleitenden Anforderungen an das Schmiermittel zu definieren. Darauf aufbauend ist eine Vorauswahl geeigneter Schmierstoffe festzulegen, die dann auf-bauend auf durchzuführenden Walzversuchen und entsprechenden tribologischen Untersuchungen weiter anzupassen und zu optimieren sind. Daneben ist auch ein geeignetes Ver-fahren für das Aufbringen des Schmiermittels auf die Band- bzw. Walzenoberfläche zu entwickeln bzw. der Schmierstoff hinsichtlich der Eignung für bestehende Schmiermittelauftragssysteme anzupassen. Weitere Anpassungen sind abschließend vorzunehmen, um eine optimale Weiterverarbeitbarkeit und Beschichtbarkeit des Materials zu gewährleisten.
1. Vorhabenziel: Innerhalb des Verbundvorhabens SubSEEMag wird das Ziel verfolgt, den Einsatz von Selten-Erden-Elementen als Legierungsbestandteil von Magnesiumwerkstoffen zu substituieren. Spezifische Ziele des von der TU Bergakademie Freiberg bearbeiteten Teilvorhabens sind: (1) Die Entwicklung und Erprobung von speziell an den technologischen Anforderungen des Gießwalzens und der Blecherzeugung angepassten Legierungen; (2) Eine gezielte Technologie- und Prozessentwicklung des Gießwalzens, Bandwalzens und der Wärmebehandlung zur bestmöglichen Ausschöpfung der werkstoffseitigen Eigenschaftspotenziale; Sowie (3) Die Gewährleistung eines homogenen hochwertigen Eigenschaftsprofils durch Maßnahmen zur Verbesserung der Prozessstabilität und Erweiterung der nutzbaren Prozessfenster (z.B. Unterdrückung von Störungen und Verunreinigungen im Werkstoff, Entwicklung geeigneter Schmier- und Trennmittel, etc.). 2. Arbeitsplanung: Das Teilvorhaben umfasst die folgenden Teilaufgaben: (1) Entwicklung angepasster Magnesiumlegierungen mit spezieller Eignung für den Gießwalzprozess, Durchführung von Versuchen zum Gießwalzen und Walzen sowie zur Wärmebehandlung, Ableitung geeigneter Prozessparameter; (2) Entwicklung technologischer Konzepte zur Aufbereitung der Magnesiumschmelze im Gießwalzprozess und deren partielle Erprobung; (3) Prozessentwicklung für das eigenschaftsoptimierende Gießwalzen und Bandwalzen der neu entwickelten Magnesiumlegierung; (4) Entwicklung geeigneter Schmiermittel; (5) Prozess- und Werkstoffbewertung.
Ziel des Vorhabens ist es, Magnesium-Leichtbauwerkstoffe zu entwickeln, die ohne bzw. mit einem lediglich marginalen Zusatz von Selten-Erden-Elementen vergleichbare oder sogar bessere Eigenschaften aufweisen als heutige Hochleistungslegierungen mit Selten-Erden-Elementen. Damit soll der Einsatz Seltener Erden für den Leichtbau mit Magnesium vermieden und der entsprechende Bedarf an diesen kritischen Stoffen begrenzt werden. Innerhalb des Verbundvorhabens besteht die Aufgabe der MgF in der Entwicklung und Erprobung eines prinzipiell industrietauglichen Verfahrens zur Herstellung von Blech- und Bandhalbzeugen aus den neu zu entwickelnden hochfesten und duktilen Magnesiumlegierungen. Zunächst werden die Anforderungen an die zur SEE-Substitution zu wählenden Legierung und deren Verarbeitbarkeit in der GWA definiert. Mit der gewählten Legierung werden Gießwalzversuche im Pilotmaßstab durchgeführt. Im Rahmen der Prozessoptimierung wird die Verunreinigung der Legierung durch den Gießwalzprozess untersucht. Es wird eine für die Eigenschaftsoptimierte des Bleches geeignete Gießdüse hergestellt. Es werden 15t Material mit optimierter Textur und Eigenschaften gießgewalzt. Die umgesetzten Prozess- und Anlagenkonzepte werden dokumentiert.
Bei der Feel Fiber GmbH handelt es sich um ein neu gegründetes Unternehmen, welches zum Ziel hat, das beantragte Demonstrationsvorhaben umzusetzen und gewerblich zu betreiben. Im Zentrum des Vorhabens steht die erstmalige industrielle Anwendung des Kerb-Walk-Trenn-Verfahrens (KWT) zur Herstellung von Drahtprodukten auf der Basis von Bandstahl. Bisher können Drahtprodukte nur durch wiederholte Ziehvorgänge und dazwischen erfolgende Wärmebehandlungen aus aufwändig warm gewalztem Draht hergestellt werden. Dies ist mit einem erheblichen Energieverbrauch und den damit einhergehenden CO2-Emissionen, Materialverlusten, Abwasser- und Schlammanfall verbunden. Bei dem innovativen KWT-Verfahren wird Bandstahl beidseitig in kleinen Abständen eingekerbt und anschließend mehrfach nach oben und unten gebogen (gewalkt), bis das Band an den Kerben bricht. Das KWT-Verfahren hat gegenüber der herkömmlichen Drahtfertigung den Vorteil, dass das Vormaterial weniger energieaufwändig und somit kostengünstiger hergestellt werden kann. Beim Walzen fallen weniger Umformschritte und weniger Wärmebehandlungen wie beim Ziehen an. Durch die Verkürzung der Prozesskette ergibt sich bei Betrachtung einer Jahresproduktion von 27.750 Tonnen Drahtprodukte eine Reduzierung des Energieverbrauchs um etwa 40 Prozent und damit eine Verringerung der CO2- Emissionen um 3.275 Tonnen jährlich.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 45 |
| Kommune | 1 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 9 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 43 |
| Text | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 2 |
| Offen | 43 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 40 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 2 |
| Keine | 18 |
| Webseite | 27 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 37 |
| Lebewesen und Lebensräume | 29 |
| Luft | 28 |
| Mensch und Umwelt | 45 |
| Wasser | 23 |
| Weitere | 45 |