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4Teil_NEMetalle_Vortrag

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					Recycling von Nichteisenmetallen
                                                                                                   INNOVATIVE
Aluminium                                                                                          KONSTRUKTIONEN
Aluminium ist voll recycelfähig. Die Recyclingraten liegen bei
durchschnittlich 80%. Ein Grund für die hohe Recyclingrate ist, dass                               Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
                                                                                                   Entwerfen + Konstruktives Gestalten
aus metallurgischer Sicht kein Unterschied in den Eigenschaften
zwischen dem Primäraluminium aus Bauxit gewonnen oder dem
                                                                                                   Werkstoff:
Sekundäraluminium aus gebrauchtem Metall besteht.
Des weiteren ist der Energieeinsatz für das Recycling bis zu 95%
                                                                                                   NE - Metalle
niedriger als bei der Primärherstellung von Aluminium. Bei der
Erzeugung einer Tonne Primäraluminium sind ca. 13,5 MWh Strom
erforderlich. Die bei der Erzeugung eingesetzte Energie wird im Metall                             Arbeitsschritt:4
gespeichert und wird im Recyclingprozess reaktiviert. Aufgrund des                                 Recycling und Verbundwerkstoffe
niedrigen Schmelzpunktes werden bei der Erzeugung von
Sekundäraluminium so nur ca. 5% der Energie benötigt.
Die Umlaufmenge an Sekundäraluminium wächst stetig. Aber auch der
Energieeinsatz von Primäraluminium lässt verschmerzen, da                                          Literaturhinweise:
Aluminiumprodukte langlebig und wartungsfrei ist, das heißt aus der                                www. aluinfo.de
Langlebigkeit ergibt sich eine positive Energiebilanz.                                             www. alurecycling.de
Der gesamte Recycling Prozess umfasst folgende Schritte: Sammlung,
Schrottaufbereitung, Schmelzen, Raffination, Giessen.

Beispiele für das Recycling:
    Aus Profilschrott (aus Bereichen Verkehr, Bau, Elektronik) werden neue Profile hergestellt.
    Aus Aluminiumfolie und –blechen können neue Walzbleche erzeugt werden.
    Verpackungen, wie Folien, Tuben, Dosen, Verschlüsse werden heute schon zu 72%durch
      Recycling wieder verwendbar gemacht.
    Aluminium aus Krätze, die beim Recycling entsteht, wird zurück gewonnen.
    Sogar die Betriebs- und Hilfsstoffe zur Herstellung von Aluprodukten, wie Sand, Öle,
      Lösungsmittel oder Natronlauge aus Oxidherstellung, können zurückgeführt werden.
Der Metallkreislauf ist weitgehend geschlossen.

Eine weitere Erhöhung der Recyclingrate im Bereich der Verpackung (Getränkedosen) erhofft man
sich durch den eingeführten Dosenpfand.                                                            Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                   Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                   Datum: 20.01.03
                                                                                                                               Seite 1/11
Kupfer
                                                                                                           INNOVATIVE
Die produktbezogene Recyclingrate von Kupfer liegt bei mehr als 90 Prozent. Wie auch Aluminium
lässt sich Kupfer praktisch ohne Qualitätsverlust recyceln. Rund 45 Prozent der deutschen
                                                                                                           KONSTRUKTIONEN
Kupferproduktion stammen aus Schrotten und kupferhaltigen Zwischenprodukten (Schlacken, Krätzen
etc.). Die elektrolytische Raffination ermöglicht Verunreinigungen aus Kupferprodukten restlos zu          Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
entfernen. Das Recycling von Kupfer spart wertvolle Energieressourcen, wie z. Bsp. Energie für             Entwerfen + Konstruktives Gestalten

Erzabbau, Aufbereitung und Transport.
                                                                                                           Werkstoff:


Beispiele für das Recycling:                                                                               NE - Metalle
    Alte Kabel und Leitungen mit Kunststoffummantelung werden zerkleinert und durch
      Sichtungsverfahren wird das Kupfer raussortiert. Übrig bleibt Kupfer mit meist hoher Reinheit.       Arbeitsschritt:4

                                                                                                           Recycling und Verbundwerkstoffe




                                                                                                           Literaturhinweise:



                                                                                                           Hüttenwerke Kayser AG
                                                                                                           Deutsches Kupferinstitut




                                                                                      Recyclingkette bei
                                                                                      Kayser AG


                                                                                                           Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                           Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                           Datum: 20.01.03
                                                                                                                                       Seite 2/11
Zink
                                                                                                     INNOVATIVE
Zinkerzeugnisse sind in langlebigen Produkten gebunden mit einer Nutzungsdauer von bis zu 100
Jahren. Die produktbezogene Recyclingrate liegt zwischen 80 und 90 Prozent. Messingschrott ist die
                                                                                                     KONSTRUKTIONEN
größte Recyclingquelle für Zink. Auch Zink kann ohne Qualitätsverluste und mit geringerem
Energieaufwand als bei Primärerzeugung als Sekundärrohstoff hergestellt werden.                      Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
                                                                                                     Entwerfen + Konstruktives Gestalten


                                                                                                     Werkstoff:

                                                                                                     NE - Metalle

                                                                                                     Arbeitsschritt:4

                                                                                                     Recycling und Verbundwerkstoffe




                                                                                                     Literaturhinweise:



                                                                                                     www. wvmetalle.de




                                                     Recycling- Quellen für Zink

Beispiele für das Recycling:
    Zinküberzüge auf Stahl können nach der Trennung von Stahl und Zink erneut zum Verzinken
      verwendet werden.
    Einer hoher Anteil des zurückgewonnenen Zinks findet Anwendung als Zinkoxid, -staub und –
      chemikalien.
    Es werden Zinkdruckgussteile aus Altmaterial , besonders aus Verschrottung von Autos und
      Haushaltsgeräten, hergestellt.
    Aus Zinkblechen von Dächern, Fassaden, Dachrinnen wird Sekundär- und Umschmelzzink
      gewonnen.                                                                                      Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                     Matrikelnummer: 8112056
    Auch zinkhaltige Produktionsrückstände werden direkt recycelt.
                                                                                                     Datum: 20.01.03
                                                                                                                                 Seite 3/11
Blei
                                                                                                         INNOVATIVE
Die größte Menge des Schrottaufkommens mit Blei entfällt auf Altbatterien (z. Bsp. Autobatterien). Ca.
100.000 Tonnen Blei werden aus Batterien recycelt. Das ist eine produktbezogene Recyclingrate von
                                                                                                         KONSTRUKTIONEN
80%.
                                                                                                         Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
                                                                                                         Entwerfen + Konstruktives Gestalten

Beispiele für das Recycling:
    Bleischrotte aus Blechen, Rohren Kabelmäntel werden dem Recycling zugeführt.                   Werkstoff:
    Eine Altbatterie (Akkumulator) besteht aus: metallischen Blei, Bleipaste (aktive Masse der
      Batterie), Separatoren und dem Gehäuse aus Polypropylen (Kunststoffrecyclingkette). Die NE - Metalle
      Altakkumulatoren werden in ein überdachtes, säuredichtes Lager angeliefert. Die Aufbereitung
      beginnt mit einer materialschonenden Zerkleinerung. Aus den geshredderten Batterien wird die Arbeitsschritt:4
      Bleipaste ausgewaschen und abgetrennt. Das verbleibende stückige Material (Gittermetall,
                                                                                                    Recycling und Verbundwerkstoffe
      Polypropylen, Separatoren) wird im Schwimm-Sink-Verfahren sortenrein getrennt. Im
      Kurztrommelöfen werden die Einsatzprodukte geschmolzen und als flüssiges Werkblei und
      Schlacke in aufeinanderfolgenden Abstichen dem Ofen getrennt entnommen.
      Das flüssige Werkblei wird in 3t-Blöcke gegossen. Das Werkblei hat je nach Einsatzmaterialien Literaturhinweise:
      einen Bleigehalt von bis zu 98 %.
      Die beim Prozeß anfallende Reduktionsschlacke mit einem Restbleigehalt ca. 20 % SiO2- wird
      entsorgt                                                                                      www.berzelius.de




                                                                                                         Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                         Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                         Datum: 20.01.03
                                                                                                                                     Seite 4/11
Magnesium
                                                                                                  INNOVATIVE
Zur Zeit erfolgt nur Recycling von sauberen, kompakten Mg-Neuschrott mit bekannter
Zusammensetzung. Altschrott ist noch nicht recycelbar, da kein reines Magnesium erzeugt werden
                                                                                                  KONSTRUKTIONEN
kann. Die Erhöhung der Recyclingrate kann nur durch Werkstoffkennzeichnung und recycling-
freudiges Konstruieren erreicht werden.                                                           Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
                                                                                                  Entwerfen + Konstruktives Gestalten


                                                                                                  Werkstoff:

                                                                                                  NE - Metalle

                                                                                                  Arbeitsschritt:4

                                                                                                  Recycling und Verbundwerkstoffe




                                                                                                  Literaturhinweise:


                                                                                                  Techn. Uni Clausthal




                                                                                     Grafik der
                                                                                     TU           Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                     Clausthal    Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                  Datum: 20.01.03
                                                                                                                              Seite 5/11
Chrom
Beispiel: Rückgewinnung von Chrom aus Abwasserschlämmen der Gerbereiindustie                     INNOVATIVE
Chrom wird bevorzugt als Gerbstoff für hochwertiges Leder Das chromhaltige Abwasser wird in
Abwasserbehandlungsanlagen gereinigt. Das Chrom kann bei der Behandlung als Schlamm mit          KONSTRUKTIONEN
organischen Komponenten ausgefällt werden. Der Schlamm wird zumeist auf Deponien gebracht.
Erste Versuche zur Rückgewinnung des Chroms aus biologisch behandelten Schlämmen mit Hilfe von   Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
hochkonzentrierter Schwefelsäure weisen auf ein gutes Rücklösungsvermögen hin.                   Entwerfen + Konstruktives Gestalten


                                                                                                 Werkstoff:

                                                                                                 NE - Metalle

                                                                                                 Arbeitsschritt:4

                                                                                                 Recycling und Verbundwerkstoffe




                                                                                                 Literaturhinweise:


                                                                                                 Fraunhofer Institut Umwelt-,
                                                                                                 Sicherheits- und Energietechnik




                                                                                                 Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                 Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                 Datum: 20.01.03
                                                                                                                             Seite 6/11
Verbundwerkstoffe mit Nichteisenmetallen
                                                                                                           INNOVATIVE
                                                                                                           KONSTRUKTIONEN
Verbundwerkstoffe umfassen alle, in denen mindestens zwei unterschiedliche Materialien so innig
verbunden sind, dass zumindest ein Bestandteil durchdringend verläuft, so dass mikroskopische
Einheitszellen mit makroskopisch relevanten Eigenschaften korreliert werden können.                  Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
Die Herstellung von Bauteilen aus mehreren, eigens gefertigten Materialien beschränkt sich nicht nur Entwerfen + Konstruktives Gestalten
auf Sandwich-Verbunde, sondern umfasst Werkstoffverbunde mit komplexen Geometrien, die aus
Natur- und Kunststoffen, Metallen, Keramiken, Gläsern und Verbundwerkstoffen gefügt werden Werkstoff:
können.
Die Mischbauweise nützt die Möglichkeit, lokal unterschiedliche Eigenschaften durch die Verbindung
                                                                                                     NE - Metalle
verschiedener Werkstoffe in einem Bauteilsystem zu verwirklichen um „maßgeschneiderte Werkstoffe
zu erzielen.                                                                                         Arbeitsschritt:4

                                                                                                           Recycling und Verbundwerkstoffe



Verbund Keramik-Metall
                                                                                                           Literaturhinweise:

Die Sintertechnik erlaubt es, Pulver unterschiedlicher Art miteinander zu mischen und gemeinsam zu
sintern. Aus nichtmetallischen und metallischen Pulvern gesinterte Verbundkörper heißen Cermets
(ceramic + metal). Verbundwerkstoffe mit Aluminium als metallische Phase werden vor allem im               www. dkg.de
Leichtbau bei Kraftfahrzeugen erprobt
Einsatzgebiet:
Schutzrohre (Keramische Heizwiderstände)
     Schneidekeramik aus Aluminiumoxid mit Titancarbid zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit
     Heizleiterkeramik aus Aluminiumoxid mit Titannitrid als leitfähiger Komponente
     Heizleiterkeramik aus hexagonalem Bornitrid mit Titandiborid als leitfähiger Komponente




                                                                                                           Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                           Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                           Datum: 20.01.03
                                                                                                                                       Seite 7/11
Fahrzeug-, Verkehrstechnik                                                                               INNOVATIVE
Metallische Bauteile werden mit einer keramischen Wärmedämmschicht
versehen, so dass sich die Temperaturen um mehrere hundert Grad                                          KONSTRUKTIONEN
steigern lassen, was wiederum den heißt, dass der Wirkungsgrad mit
erhöhter Betriebstemperatur von Verbrennungskraftmaschinen gesteigert                                    Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
wird.                                                                                                    Entwerfen + Konstruktives Gestalten
     Gasturbinen zur Stromerzeugung
     Strahltriebwerke von Flugzeugen und Raketen                                                        Werkstoff:
     Turboladerteile
     Brennerdüsen                                                                                       NE - Metalle

Metallverstärkte Keramiken                                                                               Arbeitsschritt:4
Die Herstellung flächiger und rohrförmiger Körper mit großen Abmessungen erlaubt das Verfahren des
Plasmaspritzens von Keramik- und Metallschichten im Wechsel. Dadurch wird die Festigkeit gesteigert      Recycling und Verbundwerkstoffe

sowie die gute Verschleiß- und Hochtemperatureigenschaften von Keramik beibehalten. Als
Metallkomponenten sind Chrom-Aluminium-Stahl und Nickelchrom erprobt.
                                                                                                         Literaturhinweise:
Metall-Matrix- Verbundwerkstoffe (MMC)
                                  Die Matrix des Materials besteht aus Legierungen auf Aluminium-,       www. epw.ifam.fhg.de
                                  Kupfer-    und       Magnesiumbasis     oder    aus     Legierungen
                                  hochschmelzender            Metalle       oder          Edelmetalle.
                                  Verstärkungskomponenten können Partikel aus Karbiden und
                                  Oxiden sein oder Fasern aus Keramik oder Graphit. Zahlreiche
                                  Forschungsinstitute beschäftigen sich mit der Entwicklung vom
                                  MMC’s. Ziel soll es sein die mechanischen Eigenschaften zu
                                  verbessern bei geringer Dichte, Kriechbeständigkeit zu erhöhen
                                  und die thermische Ausdehnung zu verringern unter Erhalt hoher
                                  Leitfähigkeit. (Informationen über Fraunhofer Institut)




                                                                                                         Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                         Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                         Datum: 20.01.03
                                                                                                                                     Seite 8/11
Sandwichelemente
                                                                                                   INNOVATIVE
Heute stehen Sandwichelemente für eine breite Anwendung zur Verfügung. Beim einfachen
                                                                                                   KONSTRUKTIONEN
Raumabschluss angefangen bis hin zu Anwendungen im Bereich Kälte/Klima ist alles möglich.
Sowohl im Dach- als auch im Wandbereich stellen Sandwichelemente eine Reihe von interessanten      Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
Lösungsmöglichkeiten dar.                                                                          Entwerfen + Konstruktives Gestalten


Das Sandwichelement weist wesentlich höhere Biege- und Torsionssteifigkeiten auf als die Summe Werkstoff:
der Eigenschaften der metallischen Deckschicht und des Kerns.
Sandwichelemente sind nicht nur selbsttragend, sonder können auch erhebliche Lasten abtragen. NE - Metalle
Entscheidend ist hier die Deckschicht sowie Dicke und Dichte des Kerns.
                                                                                                   Arbeitsschritt:4
Beispiele:
                                                                                                   Recycling und Verbundwerkstoffe
    Aluminium-Verbundplatten ALUCOBOND, DIBOND der Fa. Alcan Singen GmbH
      (Alucobond: zwei Aluminium-Deckblechen Peraluman (AIMg1) und ein Kunststoff- oder
       mineralischer Kern)
      LINIT Paneele                                                                               Literaturhinweise:



Kunststoff- Metall- Verbund                                                                        www. alcan.de


Einsatz in der Zahnmedizin: Kunststoffverblendung
Dentallegierungen sind der Grundbaustein fast jeder Zahnersatzversorgung und bilden demzufolge
auch das Gerüst für kunststoffverblendeten Zahnersatz.
Man unterscheidet zwischen Edelmetallen (z. B. Au, Ag, Pt) und Unedelmetallen (z. B. S, Cd, Zn).   Dissertation von Anette Silke
Reine Metalle sind für den Zahnersatz ungeeignet, da sie zu weich sind. Durch Beimengung anderer   Schinker, 2001 Gießen, Zahnmedizin
Metalle zu Edelmetallen entstehen Edelmetall-Legierungen. Diese bestehen dann aus Gold, Silber,
Platin-metallen, Kupfer (Halbedelmetalle) und geringen Zusätzen wie beispielsweise Nickel, Zink.




                                                                                                   Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                   Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                   Datum: 20.01.03
                                                                                                                               Seite 9/11
Es gibt unterschiedliche Haftverbundsysteme auf dem Markt z. Bsp. das Rocatec- System der Firma
Espe. Rocatec ist ein tribochemisches Verfahren zur Silikatisierung von Oberflächen. Tribochemie       INNOVATIVE
bedeutet Aufbau von chemischen Bindungen durch Einsetzen mechanischer Energie. Die
Metalloberfläche wird mit Aluminiumoxid-Strahlsand aufgerauht, wodurch eine mikroretentive Haftung     KONSTRUKTIONEN
des Kunststoffes erzielt wird. Dann erfolgt die tribochemische Beschichtung der vorgestrahlten
Oberfläche mit kieselsäuremodifiziertem Korund. Dadurch entsteht eine silikatisierte Oberfläche. Die   Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
beschichtete Oberfläche wird mit einem speziellen Silanhaftvermittler konditioniert, um den Verbund    Entwerfen + Konstruktives Gestalten
zum Kunststoff herzustellen
                                                                                                       Werkstoff:

Glas- Metall (Floatglas)                                                                               NE - Metalle
Beim Floatverfahren bewegt sich ein endloses Glasband aus der Schmelzwanne auf ein flüssiges
Zinnbad. Dort schwimmt es auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls, breitet sich aus und wird      Arbeitsschritt:4
genügend lange auf einer ausreichend hohen Temperatur gehalten. In Folge der
                                                                                                       Recycling und Verbundwerkstoffe
Oberflächenspannung der Glasschmelze und der planen Oberfläche des Zinnbades, bildet sich auf
natürliche Weise ein absolut planparalleles Glasband. Im Kühlkanal und auf der anschließenden
Transportstrecke kühlt das Glas bis auf Raumtemperatur ab, so dass es in Tafeln geschnitten werden
kann.                                                                                                  Literaturhinweise:



                                                                                                       www. epw.ifam.fhg.de

                                                                                                       www. arch.fh-hannover.de




                                                                                                       Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                       Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                       Datum: 20.01.03
                                                                                                                                  Seite 10/11
Metallbeschichtungen
                                                                                                       INNOVATIVE
Metalle können durch drei Metalle können durch drei grundlegende Verfahren mit dünnen Überzügen
anderer Metalle beschichtet werden. Das Werkstück kann durch Eintauchen in ein flüssiges Metall (z.
                                                                                                    KONSTRUKTIONEN
B. Feuerverzinkung von Autokarosserien und Nägeln) beschichtet werden, weiterhin durch Elektrolyse
in einer Salzlösung (Galvanotechnik) oder durch Abscheidung von edleren Metallen aus einer Universität Leipzig, Prof. B. Pahl
entsprechenden Salzlösung auf unedleren Metallen. Letzteres Verfahren wird z. B. beim Verchromen Entwerfen + Konstruktives Gestalten
von Fahrradlenkern angewandt. Zunächst wird der Eisenlenker durch Eintauchen in flüssiges Zink
(Feuerverzinkung) verzinkt. Durch Eintauchen des verzinkten Lenkers in eine Chromsalzlösung Werkstoff:
scheidet sich dann elementares Chrom ab, welches anschließend poliert werden muss, damit der
schöne Chromglanz zur Geltung kommt.                                                                NE - Metalle

                                                                                                       Arbeitsschritt:4

                                                                                                       Recycling und Verbundwerkstoffe




                                                                                                       Literaturhinweise:



                                                                                                       www. epw.ifam.fhg.de

                                                                                                       www. arch.fh-hannover.de




                                                                                                       Bearbeiter: Juliane Reinhardt
                                                                                                       Matrikelnummer: 8112056
                                                                                                       Datum: 20.01.03
                                                                                                                                  Seite 11/11

				
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posted:9/13/2011
language:German
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