MagCycleAM

Smartphones, Elektrofahrzeuge und Windkraftanlagen – diese und zahlreiche weitere Anwendungen werden auch in Zukunft unverzichtbar sein. Für die Herstellung dieser sind Hochleistungspermanentmagnete auf Basis von Neodym-Eisen-Bor (Nd-Fe-B) erforderlich. Daneben gibt es eine enorme Vielfalt an Magneten, die sich je nach Anwendung und Hersteller erheblich in ihrer Geometrie, ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Legierungszusammensetzung unterscheiden.

Herausforderungen:

Nd-Fe-B Magnete enthalten Seltene Erden, deren Beschaffung mit verschiedenen Herausforderungen verbunden und als kritisch zu betrachten ist. Zum einen wird der Markt für Seltene Erden von einer monopolistischen Wertschöpfungskette dominiert, was Europa wirtschaftlich abhängig macht. Andererseits ist der Rohstoffabbau Seltener Erden mit ökologischen Belastungen verknüpft, da er auf den traditionellen Bergbau angewiesen ist. Zusätzlich besteht Optimierungsbedarfs bei der Herstellung von Magnetwerkstoffen mit komplexer Geometrie, da der Materialverlust hier besonders groß ist.

Lösungsansatz:

Recycling kann einen effizienten Beitrag leisten, da Materialien aus der Technosphäre genutzt werden und der Bedarf am primären Bergbau gesenkt wird. Mittels der Additiven Fertigung können metallische Proben mit komplexer Geometrie in geringer Stückzahl gefertigt werden. Die Fertigungstechnik eignet sich auch für die Herstellung von Funktionsmaterialien wie Magnetwerkstoffe. Hiermit lassen sich Proben fertigen, die mit konventionellen Methoden nicht herstellbar wären. Für eine erfolgreiche Umsetzung müssen die Ausgangsmaterialien auf die Technologie der Additiven Fertigung angepasst werden.

Ergebnisse:

Kombination von Recycling und Additiver Fertigung: MagCycleAM soll Nachhaltigkeitsaspekte mittels Recyclings und Fertigungsvielfalt mittels der Herstellungstechnologie Additive Fertigung kombinieren. Drei Recyclingtechnologien basierend auf Wasserstoff, Gasverdüsung und Elektrolytischer Versprödung werden getestet, um aus Altmagneten Pulver für die Additive Fertigung herzustellen. Dies ist mit geringerem Energieverbrauch, weniger Abfall und ohne den Einsatz risikoreicher Chemikalien möglich. Um den Energieverbrauch und den Materialabfall weiter zu reduzieren, werden die gewonnenen Pulver für die additive Fertigung zum Druck von Magnetwerkstoffen für eine nachhaltige und effiziente Produktion und einen umfassenden Materialkreislauf eingesetzt. Die im Vergleich zur konventionellen Fertigung hohe geometrische Freiheit kann neue Magnetdesigns ermöglichen, was zu einer weiteren Optimierung der Anwendungen führen kann. Alle Prozesse zum Recycling und der Magnetherstellung werden mittels einer Ökobilanzierung bewertet.