Forschungsprojekt ReTool: Aus Schrottwerkzeugen neue machen

Die Aufarbeitung verschlissener Hartmetallwerkzeuge spart nicht nur wertvolles Wolfram, sondern auch bis zu 50 Prozent Kosten

Hannover, (PresseBox) - Um schwer zerspanbare Werkstoffe wie etwa Titan zu fräsen oder zu bohren, werden Hartmetallwerkzeuge eingesetzt. Obwohl besonders hart und verschleißfest, ist ein aufwendig hergestelltes Hartmetallwerkzeug aber oft schon nach einer halben Stunde Titanbearbeitung abgenutzt und muss ersetzt werden. Einige Male können die Funktionsflächen des Werkzeugs nachgeschliffen werden, dann landet es im Schrott. Bisherige Recyclingansätze gehen einen energie- und kostenintensiven Weg: Der Schrott wird zerkleinert und gemischt, neu gesintert, ein neues Werkzeug wird geschliffen.

Im Projekt ReTool hat Yanwei Liu vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) am PZH gemeinsam mit Niels Heuwold von der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e. V. in Berlin eine Alternative entwickelt: Aus den Schrottwerkzeugen werden direkt kleinere Werkzeuge geschliffen. Dazu analysieren und bewerten die Ingenieurwissenschaftler die Geometrien und den Schadenszustand der einzelnen Teile im Werkzeugschrott und ordnen den einzelnen Teilen eine vom jeweiligen Unternehmen ebenfalls eingesetzte kleinere Werkzeuggeometrie zu, die optimal daraus herausgeschliffen werden kann. Das geschieht natürlich nicht manuell; im Rahmen des Projekts sind entsprechende Analyse- und Informationssysteme entstanden. Werkzeughersteller oder Anwender können allerdings auch eigene, bereits vorhandene Systeme nutzen. Das im IFW entwickelte Simulationsprogramm für spanende Bearbeitung, CutS, plant, sofern das Umschleifen eines Schrottwerkzeugs in eine neue Geometrie als sinnvoll erkannt wurde, den Schleifprozess. 

Lohnt sich dieses System? Liu kann die Frage mit Ja beantworten – und zwar aus ökonomischer Sicht und im Hinblick auf die Rohstoffverknappung, von der das Übergangsmetall Wolfram als zentraler Hartmetallbestandteil betroffen ist.

„Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen haben wir den Umschleifprozess mit der konventionellen Herstellung aus Hartmetall-Rohlingen verglichen und als Parameter die Durchmesser variiert“, erläutert Liu. „Die größte Ersparnis – nämlich 50 Prozent - bringt das Werkzeugumschleifen von Durchmesser D25 auf D20 im Vergleich zum Neuschleifen eines D20 Werkzeugs.“ Obwohl der Umschleifprozess selbst etwas teurer ist als das Neuschleifen, macht sich die Preisdifferenz des Ausgangsmaterials – Rohlinge versus Schrott – um ein Vielfaches stärker bemerkbar.

Es ist wahrscheinlich, dass sich diese Preisdifferenz künftig noch vergrößern wird. Denn die weltweiten Wolfram-Reserven sind begrenzt. China, der mit sehr großem Abstand bedeutendste Produzent der Welt, wird seine Reserven in den kommenden Jahrzehnten aller Voraussicht nach erschöpfen. Und ReTool zielt mit seinen Maßnahmen durchaus auf ein relevantes Einsatzgebiet von Wolfram, erklärt Liu: „Im Jahr 2015 wurde mehr als die Hälfte des weltweit geförderten Wolframs – etwa 40.000 von 73.000 Tonnen – zur Herstellung von Hartmetall gebraucht; davon wiederum ist der größte Anteil in der Zerspanung eingesetzt.“  

Das Projekt, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und von elf Unternehmen als Anwendungspartner begleitet wurde, ist mit diesem positiven Ergebnis zunächst abgeschlossen. Das IFW hat allerdings großes Interesse daran, das Thema weiter zu erforschen, etwa über Qualitäts- und Standzeitenvergleiche von Hartmetallwerkzeugen mit unterschiedlicher Entstehungsgeschichte, gern auch wieder mit Partnern aus der Industrie. Institutsleiter Professor Berend Denkena ist davon überzeugt, dass ReTool die richtige Richtung weist: „Uns muss bewusst sein, dass wir mit Energie und Rohstoffen in Zukunft noch viel sorgfältiger werden umgehen müssen. Verfahren, die wie ReTool auf Regeneration setzen, sind dafür unverzichtbar.“

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