Umweltfreundliche und haltbare Werkzeugmaschinen aus Gusseisen
Der Schwermetallgehalt gusseiserner Werkzeugmaschinen (der zwischen 12 und 45 % liegt) stellt nicht nur für die Angestellten, sondern auch für andere Menschen, Pflanzen und Tiere eine Bedrohung dar. Durch Abrieb der verschleißfesten Maschinenteile auf Eisenbasis während der Bearbeitung werden Schwermetalle wie z. B. Chrom und Nickel in die lokale Umwelt freigesetzt, was potenzielle Gefahren für das Personal bedeutet. Des Weiteren können Schwermetalle, die im stetigen Abfallaufkommen enthalten sind oder von ausgedienten Werkzeugen auf Mülldeponien freigesetzt werden, ihren Weg in die Nahrungskette finden. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Production of two phase low cost functional gradient recyclable wear resistant cast iron products" (OPTICAST)(öffnet in neuem Fenster) wurden neue Technologien entwickelt, um vollständig wiederverwertbares Gusseisen herzustellen, das nur über einen Bruchteil des Gehalts an Seltenen Erden und Schwermetallen verfügt wie durch aktuelle Verfahren hergestelltes Gusseisen. Außerdem ist der Werkstoff durch das Schaffen eines funktionalen Gradienten an bestimmten strategischen Stellen härter, an anderen weicher und leicht bearbeitbar. Die Teile verfügen über eine erhöhte Verschleißfestigkeit, welche die Lebensdauer der Werkzeuge um bis zu 300 % erhöht. Ein Computerprogramm auf Basis der numerischen Strömungsmechanik unterstützt Gießereibetreiber dabei, Gussfehler zu vermeiden und die Formkonstruktion von vornherein zu perfektionieren, ohne das Trial-and-Error-Prinzip anwenden zu müssen. Erwartet werden wesentliche Senkungen der Herstellungskosten sowie eine Verringerung der Gusszeit von Wochen auf Tage. Die Forscher haben zudem ein ultraschallbasiertes Prüfsystem zur Qualitätskontrolle entwickelt, mit dem sichergestellt wird, dass die funktional gradierte Zone sich an der richtigen Stelle befindet und den Anforderungen an die Verschleißfestigkeit entspricht. Der funktional gradierte Werkstoff des OPTICAST-Projekts wurde unter dem Namen ModiCast geschützt, und die Herstellungstechnologie wurde mit Erfolg maßstäblich vergrößert. Zwei Prototypen werden derzeit unter realistischen Bedingungen geprüft. Der eine wird bei einem Metallschredder zum Zerkleinern von Automobilen verwendet, der andere kommt bei einem Hammer in einer Holz-Recyclinganlage zum Zerschlagen von Bauholz zum Einsatz. Das Ersetzen der herkömmlichen Gusseisen-Verfahrenstechnik durch ModiCast-Werkstoffe und OPTICAST-Technologien stellt eine signifikante Senkung der freigesetzten Schwermetalle in Aussicht und verspricht, die Wettbewerbsposition der europäischen Feststoffverarbeitungsbranchen zu stärken. Die Ergebnisse des OPTICAST-Projekts wurden weit verbreitet, ein umfassender Nutzungsvertrag ist in Kraft und ein Patentantrag wurde eingereicht. Durch diese Maßnahmen wird die Technologie zur Kommerzialisierung vorbereitet.