Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Deutschlandweit werden j\u00e4hrlich ca. 500.000 Tonnen Buntmetall-Bleche und -B\u00e4nder produziert. Weiter werden ca. 24,5 Mio. Tonnen B\u00e4nder und Bleche aus Stahl hergestellt. Sowohl die Buntmetall- wie auch Stahlbrammen werden dabei in einem mehrstufigen Walzprozess zu B\u00e4ndern und im Anschluss zu Blechen verarbeitet. Nach jedem Walzvorgang ist zur Vorbereitung des n\u00e4chsten Bearbeitungsschrittes eine Entzunderung der Oberfl\u00e4che notwendig. Aktuell erfolgt die Entzunderung von Buntmetall- und Stahl-oberfl\u00e4chen durch sog. Beizen. F\u00fcr den chemischen Beizvorgang werden in der industriellen Stahl- und Buntmetallfertigung vorwiegend Salz-, Schwefel- und Salpeters\u00e4ure sowie Mischungen von S\u00e4uren in gro\u00dfen Mengen eingesetzt. Der Bedarf an Schwefels\u00e4ure f\u00fcr die Bearbeitung von Buntmetall- und Stahlb\u00e4ndern ist nicht publiziert, kann aber aus Literaturangaben f\u00fcr den Verbrauch und den Produktionszahlen auf deutschlandweit j\u00e4hrlich ca. 85.000 Tonnen eingesch\u00e4tzt werden. EU-weit werden j\u00e4hrlich ca. 500.000 t Schwefels\u00e4ure f\u00fcr das Beizen von Metallen eingesetzt. Aufgrund steigender Qualit\u00e4tsanforderungen bei gleichzeitiger Tendenz zur Reduzierung der Blechst\u00e4rke ist zuk\u00fcnftig selbst bei stagnierender Produktion damit zu rechnen, dass zunehmend gr\u00f6\u00dfere Fl\u00e4chen zu entzundern sind.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas umweltrelevante Ziel des Projektes bestand in der Entwicklung eines leistungsf\u00e4higen, umweltneutralen und industriell einsetzbaren Verfahrens (FAVOR: fluid-abrasives Verfahren zur Oberfl\u00e4chenrevision) als Ersatz f\u00fcr das weltweit verbreitete, umweltbelastende Beizen. Das FAVOR-Verfahren nutzt den abtragenden Effekt von abrasiven Partikeln, die in einer Prozessfl\u00fcssigkeit suspendiert auf die verzunderte Oberfl\u00e4che aufgebracht und gezielt an ihr entlang gef\u00fchrt werden. Der Abtrag der Zunderschicht wird durch eine rein mechanische Wirkung erzielt. Die eingesetzten Stoffe sind f\u00fcr sich und in ihrer Kombination umweltneutral. Daraus ergeben sich gegen\u00fcber dem konventionellen Beizen unmittelbar \u00f6kologische und \u00f6konomische Vorteile bei Herstellung, Transport, Lagerung, Verfahrens-, Anlagen- und Sicherheitstechnik sowie bei der Abwasser- und Abluftbelastung und Entsorgung.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Bei dem geplanten FAVOR-Verfahren wird der abtragende Effekt von abrasiven, in einer Prozessfl\u00fcssigkeit eingebetteten Partikeln f\u00fcr die Entzunderung von Metallb\u00e4ndern genutzt. Projektschwerpunkt war die Entwicklung eines geeigneten Bearbeitungskopfes, der hohe Abtragleistungen, hinreichende Standzeiten und eine geringe Rautiefe bei der Bearbeitung von gro\u00dffl\u00e4chigen Werkst\u00fccken sicherstellt. Zudem wurden die Betriebsparameter ermittelt, mit denen die auf Buntmetall (Kupfer) erzeugten Zunderschichten zuverl\u00e4ssig, wirtschaftlich, effizient und umweltneutral abgetragen werden k\u00f6nnen.
\nSchwerpunkt der in diesem Abschlussbericht dargestellten Phase 1 (Laborphase) war die Konzeption sowie die Entwicklung und der Aufbau einer kontinuierlich arbeitenden FAVOR-Laboranlage sowie der grunds\u00e4tzliche Nachweis von Funktion und Wirtschaftlichkeit des FAVOR-Verfahrens. Die in Phase 1 (Laborphase) realisierte Anlage wurde im Projektverlauf beim Partner Wieland-Werke AG aufgebaut und erprobt. Der Funktionsnachweis der Laboranlage wurde am Beispiel der Entzunderung von ausscheidungsgeh\u00e4rteten, niedrig legierten Kupferb\u00e4ndern erbracht.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die aktuell zu Abschluss der 1. Projektstufe vorliegenden Zwischenergebnisse der Laborphase werden in dem vorliegenden Abschlussbericht zum DBU-Projekt zusammengefasst und ver\u00f6ffentlicht.
\nAufgrund der noch nicht abgeschlossenen Entwicklungsarbeiten und der M\u00f6glichkeit, dass die Realisierung der zuk\u00fcnftig in Phase 2 angestrebten Ziele grundlegende \u00c4nderungen am FAVOR-Anlagenkonzept erfordert, sind zum jetzigen Zeitpunkt weitere Ver\u00f6ffentlichungen zu den vorliegenden Zwischenergebnissen nur eingeschr\u00e4nkt sinnvoll. Sobald industriell relevante Ergebnisse aus dem FAVOR-Projekt vorliegen und reproduziert werden k\u00f6nnen, sind Ver\u00f6ffentlichungen in Form von Artikeln in Fachzeitschriften (z. B. Galvanotechnik, VDI-Nachrichten, Metalloberfl\u00e4chen, usw.) sowie Fachvortr\u00e4ge geplant.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Auf Basis der vorliegenden Ergebnisse aus der noch nicht vollst\u00e4ndig abgeschlossenen Phase 1 (Laborphase) kann vorsichtig best\u00e4tigt werden, dass das FAVOR-Verfahren eine \u00f6kologisch sinnvolle Alternative zur Substitution des aktuell eingesetzten, stark umweltbelastenden Beizens darstellen kann. In der diesem Bericht zugrunde liegenden 1. Projektphase wurden Kupferb\u00e4nder mit einer Bandbreite von 100 mm unter Einsatz des kontinuierlichen FAVOR-Verfahrens bei einer Bandgeschwindigkeit von 3,5 m\/min. mit gutem Ergebnis entzundert. Die dabei verwendeten Betriebsstoffe (SiC-Abrasiv und Wasser) wurden im Anschluss an den Entzunderungsvorgang gereinigt und in den FAVOR-Prozess zur\u00fcckgef\u00fchrt. Damit wurde im FuE-Projekt der Nachweis erbracht, dass mit dem FAVOR-Verfahren eine ausschlie\u00dflich mechanische und s\u00e4urefreie Entzunderung von Buntmetall-Oberfl\u00e4chen in einem geschlos-senen Prozesskreislauf m\u00f6glich ist. Die eingesetzten Betriebsstoffe SiC und Wasser verhalten sich umweltneutral und k\u00f6nnen nach Abtrennung aus dem geschlossenen FAVOR-Prozess stofflich weiterverwertet werden.
\nAuf Grundlage der in der 1. Projektphase erarbeiteten Ergebnisse gehen wir davon aus, dass eine Erweiterung auf die urspr\u00fcnglich angestrebte Bearbeitungsbreite von 420 mm durch Skalierung der FAVOR-Anlage m\u00f6glich ist. Hierbei muss jedoch ber\u00fccksichtigt werden, dass mit zunehmender Bearbeitungsbreite das SiC-Abrasiv nach der Strahlbearbeitung unter Umst\u00e4nden nicht vollst\u00e4ndig von der Bandoberf\u00e4che entfernt werden kann. Entsprechend ist bei Erweiterung der Bearbeitungsbreite voraussichtlich die Entwicklung und Integration einer zus\u00e4tzlich Reinigungsstufe (z. B. Hochdrucksp\u00fclung, Absaugung, usw.) notwendig. Die Versuchsergebnisse zeigen weiter, dass die Bearbeitungsqualit\u00e4t der Oberfl\u00e4che mit zunehmender Bandgeschwindigkeit schnell abnimmt. Durch die Installation einer zus\u00e4tzlichen 3. D\u00fcsenreihe kann dieser Effekt jedoch kompensiert werden, sodass das angestrebte Bearbeitungsergebnis auch bei einer Bandgeschwindigkeit von 5 m\/min. erreicht werden kann. Die mit einem doppelreihigen Spr\u00fchbalken erzielten Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4ten best\u00e4tigen diese Annahme.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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