Forschung
Kritische Metalle in Werkzeugen ersetzen
Kobalt und Wolfram spielen in der Industrie eine wichtige Rolle. Gefördert werden die Metalle oft unter fragwürdigen Arbeits- und Umweltbedingungen. Von Bedeutung sind sie auch bei sogenannten Hartmetallwerkzeugen wie Bohrern, Fräs- und Drehwerkzeugen. Ein Forschungsvorhaben an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) wird sich damit befassen, den Anteil dieser kritischen Rohstoffe in den Werkzeugen zu reduzieren, zu ersetzen oder das Material in einem Wertstoffkreislauf zu recyceln. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert die Arbeiten für sechs Jahre mit rund 4,9 Millionen Euro.
In vielen Bereichen werden sogenannte Hartmetallwerkzeuge wie Bohrer, Fräs- und Drehwerkzeuge benötigt: Sie bilden die Grundlage vieler Produktionsprozesse. „Die Basis dieser Metallgruppe bilden Wolfram, in Form von Wolframkarbid, und Kobalt. Sie sind verschleißbeständig und halten hohe Temperaturen aus“, sagt Professor Dr. Jan Aurich, der an der RPTU in Kaiserslautern das Lehrgebiet für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation leitet. In rund 80 Prozent dieser Werkzeuge sind die beiden chemischen Elemente enthalten. „Ihr Abbau erfolgt unter sehr fragwürdigen sozialen und gesundheitlichen Bedingungen, hinzu kommt die Umweltzerstörung im Umfeld der Minen“, fährt er fort.
Recycling und Wertstoffkreislauf als Teil der Lösung
„Wir möchten die Metalle ersetzen oder den Einsatz deutlich reduzieren“, so Aurich über das neue Vorhaben. „Wo dies aus technischen Gründen nicht möglich ist, wollen wir die Metalle recyclen und einen geschlossenen Wertstoffkreislauf entwickeln.“ Ziel ist es, die mechanischen Eigenschaften und damit die Langlebigkeit nicht zu beeinträchtigen. „Wichtig dabei wird sein, dass das recycelte Material dieselbe Qualität hat wie die primären Rohstoffe“, erläutert Aurich.
In einem weiteren Teilprojekt arbeiten die Forscherinnen und Forscher daran, den Anteil von Wolfram und Kobalt in den Werkzeugen zu minimieren. Beispielsweise kann der Schafft des Werkzeugs aus Stahl bestehen und nur an der Spitze finden die beiden Mineralien Verwendung. Außerdem zielt das Projekt darauf ab, das Hartmetall in den Werkzeugen vollständig durch andere Materialien zu ersetzen.
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