IRmagMat

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. G. Ziegmann

Förderzeitraum: 01/19 - 01/21

Projekt: „Recycling von magnetischen Materialien aus Generatoren von Windkraftanlagen, Elektromotoren und Elektronikschrott., Kurztitel: IRmagMat“

Finanziert durch Deutsche Bundesstiftung Umwelt

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 – hier am Beispiel der Kooperation zwischen Deutschland und Polen- befähigen, kostbare, begrenzt verfügbare Ressourcen wieder in den Kreislauf einzugliedern. Allein in Deutschland sind in Kraftfahrzeugen, Computern und Industrieelektromotoren mehr als 500 Tonnen NdFeB Magnetmaterial verfügbar, mit der Verarbeitung und Markteinführung von Hybridfahrzeugen und getriebelosen Windkraftanlagen werden diese Mengen weiter zunehmen und könnten am Lebensende dieser Produkte ebenfalls einem Recyclingkreislauf zur Verfügung stehen. Seltene Erden sind von höchster strategischer Bedeutung in der Hightech-Industrie und sind derzeit kaum bis gar nicht substituierbar.

 

Durch die Gewinnung und Verarbeitung der Seltenen Erden kommt es zu enormer Umweltbelastung und hohem Rohstoffverbrauch. Der Abbau von Seltenerdmetallen erfolgt aus Kostengründen meistens im Tagebau. Nach dem Abbau erfolgt die Weiterverarbeitung häufig in der näheren Umgebung zur Mine. Teilweise werden auch vor Ort physikalische und chemische Prozesse angewendet, um die Seltenerdmetalle aus dem Gestein zu lösen.

Ausgehend von dieser Situation entwickelt das Projekt IRmagMat, das aus drei Partnern von zwei europäischen Ländern besteht, einen neuen Herstellungsprozess, der auf recyceltem NdFeB aus z.B. Computerfestplatten oder ausgedienten Elektromotoren basiert und der es ermöglichen soll, umgeformte Dauermagnete selbst in komplizierten Geometrien über den Spritzgießprozess in einem geschlossenen Materialkreislauf praktisch abfallfrei herzustellen.

Ein neu gewonnenes Bauteil, hergestellt mit Hilfe der Spritzguss-, oder Freeformer (3D-Druck)- Technologie aus den Recyclingprodukten, soll langfristig für die bisher kunststoffgebundenen Magnete eingesetzt, die Einsatzbereiche erweitern, bzw. Alternativrouten aufgezeichnet werden. Die ursprünglichen magnetischen Eigenschaften bleiben dabei so gut wie möglich erhalten und können für weiteren Anwendungen genutzt werden. Dieses Verfahren basiert in Grundzügen auf dem Metallpulverspritzgussprozess, bei dem Metallpulver mit Kunststoff versetzt wird und so in hohen Stückzahlen weitestgehend automatisiert im Spritzgussverfahren zu komplexen Geometrien verarbeitet werden kann.

Es ist geplant das Material in zwei Anwendungsbereiche zu etablieren. Das E-Bike Markt bietet derzeit ein großes Potenzial. Jedes dieser E-Bikes kommt als potenzielle Anwendung für die recycelten Magnete in Frage. Das große Potential auf dem Markt für E-Bikes ist jedoch in zweierlei Hinsicht von hoher Bedeutung. Zunächst kann bereits der Motor eines neu produzierten Fahrrades aus den recycelten Magnetmaterialien bestehen. Die elektrischen Motoren bestehen aus Neodymium Magneten, dadurch wird die Kraft erzeugt. Die Magnete aus Neuware kann man gut durch recycelte magnetische Bauteile aus IRmagMat substituieren.

Der zweite potenzielle Markt für dieses Material ist im Bereich des aktiven Feuerschutzes zu suchen.  Fuerschutzabschlusstüren haben die Aufgabe, Öffnungen in feuerhemmenden oder feuerbeständigen Wänden gegen den Durchtritt von Feuer zu sichern. Das Prüfintervall ist also nicht mehr einheitlich, sondern abhängig von der Zulassung Ihrer Feststellanlage nach altem oder neuen Zulassungsverfahren. Für eine bessere Betriebsfähigkeit und Sensorik aus Permanentmagneten wird die Idee entwickelt.


 

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