Erforschung von effizientere Herstellungsmethoden von Seltenerdmagnete mit 3D-Druck

Im Rahmen des Projekts REProMag an der Montanuniversität Leoben wird an der Entwicklung von ressourceneffiziente Herstellungswege für Seltenerdmagnete mit einer 100 Prozent abfallfreien Prozesskette auf Basis von wiederverwerten Materialien geforscht.

Seltenerdmagnete wie Neodym-Eisen-Bor (Ne-Fe-B)-Hartmagnete werden beispielsweise in Generatoren von Windkraftanlagen eingesetzt; die Förderung und Aufbereitung der Ausgangsstoffe ist zum Teil umwelttechnisch kritisch zu sehen. Bereits in einem Vorgängerprojekt wurde von der Universität Birmingham eine Methode entwickelt, mit der Ne-Fe-B-Hartmagnete recycelt werden können, darauf aufbauend wurde weiter geforscht. Das beim Aufbereitungsprozess gewonnene Pulver kann mit Kunststoffen gemischt werden. So gewinnt man ein für die weitere Verarbeitung optimiertes Rohmaterial. Mögliche Verarbeitungsarten dafür sind Pulverspritzgießen und additive Fertigungsmethoden (3D-Druck).

Innovatives Verfahren für die Herstellung von Seltenerdmagnete im 3D-Druck

Der Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung an der Montanuniversität Leoben konzentrierte sich im Projekt auf die Fertigungstechnologie der Fused Filament Fabrication (FFF). Dabei untersuchte man die Materialzusammensetzung der Filamente für den Druck. Damit das Bauteil möglichst dicht und porenfrei wird, muss der Anteil des Ne-Fe-B-Pulver relativ hoch sein – hier spricht man von hochgefüllten Compounds. Besondere Herausforderung war dabei die richtige Materialzusammensetzung sowie der Mischvorgang mit Blick auf die weiteren Produktionsschritte.

Am Lehrstuhl wurden aus dieser Mischung Filamente für den Einsatz im 3D-Drucker hergestellt, im SDS-Verfahren (shape, debind, sinter) wurden die Filamente dann zunächst bei der Firma HAGE Sondermaschinenbau GmbH & Co KG zu komplexen Formen verdruckt; bei der Firma OBE Ohnmacht & Baumgärtner GmbH & Co. KG anschließend entbindert und gesintert – also zunächst der Kunststoff durch hohe Temperatur oder Lösungsmittel entfernt, und anschließend in einem Sinterofen nahezu an den Schmelzpunkt gebracht, wodurch ein massives Bauteil entsteht.

Die wichtigsten Industriepartner in diesem Projekt sind HAGE Sondermaschinenbau GmbH & Co KG und OBE Ohnmacht & Baumgärtner GmbH & Co KG.

Der Artikel basiert auf einer Pressemeldung der Montanuniversität Leoben