T!Raum - DEPART!Saar - Zirkuläre Wertschöpfung: re-use, repair, recycle; Teilprojekt: Rekonditionierung und Recycling des FGL-Materials

Abstract

Im Rahmen des Projekts wurde eine Konzeption für die zirkuläre Wertschöpfung von Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL) am Beispiel elastokalorischer Anwendungen entwickelt. Ziel war die Untersuchung von Verfahren zur Rückführung, Rekonditionierung und zum Recycling von im Betrieb ermüdetem Formgedächtnismaterial sowie deren werkstofftechnische Bewertung. Hierzu wurden zunächst Konzepte zur Rückverfolgbarkeit und Klassifizierung von ausgedienten FGL-Komponenten entwickelt. Durch werkstofftechnische Untersuchungen konnten Kriterien zur Unterscheidung zwischen funktioneller und struktureller Ermüdung definiert werden. Die Ergebnisse zeigten, dass bei den untersuchten Materialien keine relevante funktionelle Ermüdung nachgewiesen werden konnte. Während der elastokalorischen Belastung traten überwiegend strukturelle Schädigungen in Form von Drahtbrüchen auf. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurde die werkstoffliche Kreislaufführung durch Wiedereinschmelzen strukturell ermüdeter Drähte untersucht. Es konnten erfolgreich Schmelzen mit unterschiedlichen Recyclinganteilen hergestellt und zu neuem Halbzeug verarbeitet werden. Die anschließende Werkstoffcharakterisierung zeigte, dass die recycelten Materialien hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung sowie ihrer thermischen und mechanischen Eigenschaften weitgehend mit dem Ausgangsmaterial vergleichbar sind. Die Projektergebnisse belegen die grundsätzliche technische Machbarkeit einer zirkulären Wertschöpfung von Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen. Gleichzeitig wurden wichtige Grundlagen für zukünftige Recyclingkonzepte, die nachhaltige Nutzung von Formgedächtniswerkstoffen sowie die weitere Industrialisierung der Elastokalorik-Technologie geschaffen.