Recycling Schmelze im Hinterhof produziert wertvolles Pulver

Autor Juliana Pfeiffer

Wo andere Tomaten pflanzen, experimentierten einige Amerikaner mit 24.000 Grad Celsius – im Hinterhof. Ihre Idee: aus Metallabfällen Pulver für den 3D-Druck gewinnen. Über 21 Metalle können so genutzt werden.

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Das amerikanische Unternehmen Molyworks hat mit dem sogenannten Greyhound ein System entwickelt, das klimafreundlich und nachhaltig Metallabfälle in Pulver für die additive Fertigung umwandelt.
Das amerikanische Unternehmen Molyworks hat mit dem sogenannten Greyhound ein System entwickelt, das klimafreundlich und nachhaltig Metallabfälle in Pulver für die additive Fertigung umwandelt.
(Bild: ©mari1408 - stock.adobe.com)

Wo gehobelt wird, da fallen Späne. Bei jeder Produktion gibt es Abfälle, so auch bei der Metallverarbeitung. Mit einer Jahresproduktion von rund 42 Millionen Tonnen Rohstahl belegt Deutschland derzeit den ersten Platz in Europa und den siebten Rang weltweit. Der Anteil von Stahlschrott liegt in Deutschland bei 45 Prozent. Doch was passiert mit diesen Metallabfällen? Angesicht von Rohstoffmangel ist die Zugabe von Altmetall bei der Stahlerzeugung nicht mehr wegzudenken.

Recycling: Jährlich 20 Millionen Tonnen Metallschrott

Stahlrecycling gibt es bereits seit dem 19. Jahrhundert. Ausschlaggebend dafür war die Erfindung des Siemens-Martin-Ofens: Er ermöglichte es, bei der Stahlerzeugung vermehrt Altmetall zu nutzen. Da Stahl - genauso wie Aluminium - ohne Qualitätsverluste beliebig oft recycelbar ist, können aus einem nicht mehr gebrauchten Produkt immer wieder andere Produkte entstehen. So gewinnt das so genannte Multirecycling in Zukunft immer mehr an Bedeutung, da die natürlichen Ressourcen zunehmend erschöpft sind. Allein in Deutschland gehen jedes Jahr rund 20 Millionen Tonnen Metallschrott in die Wiederverwertung. Das entspricht einer Stahlmenge von acht Eiffeltürmen - pro Tag.

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Das Thema Metallrecycling wird auch für die additive Fertigung immer bedeutender. Hier werden beispielsweise Metallpulver benötigt. Die additive Fertigung ist zwar eine dezentrale Technologie. Bei der Infrastruktur für die Metallproduktion geht es allerdings zentralistisch zu: Kaum ein Unternehmen verfügt über einen eigenen Pulverbetrieb, sondern muss das Metallpulver teuer importieren.

Greyhound wandelt Metallabfälle in Metallpulver um

Hier kommen nun einige Amerikaner mit ihrem Unternehmen Molyworks ins Spiel: Sie haben den Greyhound entwickelt, ein Gerät, das klimafreundlich und nachhaltig Metallabfälle in Metallpulver umwandelt – und zwar dort, wo es benötigt wird.

Angefangen hat alles vor sechs Jahren in Cloverdale, Kalifornien. Dort bauten Chris Eonta und seine Partner das erste Greyhound-System in einem Schiffscontainer im eigenen Hinterhof. Wie heißt es lapidar auf ihrer Webseite: Wo sonst konnten sie gefahrlos mit 24.000 Grad Celsius experimentieren, Plasma schmelzen und Legierungen um Legierungen zerstören?

Erste Auftrag kam von der NASA

Der Name des Unternehmens Molyworks ist eine Anspielung auf das Element Molybdän. Dieses hat einen der höchsten Schmelzpunkte aller reinen Elemente. Molybdän ist sehr korrosionsbeständig und erweist sich nicht nur bei Metallen als hilfreich: Im menschlichen Körper erfüllt es als Spurenelement essenzielle Funktionen. Es ist ein wichtiger Bestandteil der Enzyme, die an der Herstellung der DNS und RNS (Erbsubstanz) beteiligt sind. Außerdem unterstützt Molybdän Enzyme, die dafür zuständig sind, dass der Körper aus Fett Energie gewinnt und Harnstoffe abbaut.

Bei der Herstellung von Legierungen erhöht Molybdän die Festigkeit. Molyworks hat zum ersten Mal Molybdän geschmolzen, als die Nasa sie beauftragt hat, Mo-W für deren Hyperschallanwendungen herzustellen.

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Die Molyworks-Gründer kommen alle aus der Chemie-, Maschinenbau- und Werkstofftechnik. Ihre Vision ist es, die Kreislaufwirtschaft für Metall zu erfinden. So haben sie Pulver hergestellt, Teile entworfen, gedruckt und alles wieder recycelt. Die Forschungszeit dauerte einige Zeit. Heute können bis zu 21 Metalle recycelt werden, darunter Titan, Stahl, Nickel, Kupfer und Aluminium.

Hochtemperaturplasma auf kleinstem Raum

Doch wie werden Metalle zu Pulvern verarbeitet? Dies geschieht in zwei Schritten: Zuerst müssen sie geschmolzen werden und dann in feine Partikel gespritzt werden. Dieser Vorgang wird als Zerstäubung bezeichnet. Das Besondere am Greyhound ist, dass er diesen Prozess auf viel kleineren Raum und effizienter durchführen kann als andere Systeme. Dabei erzeugt das Plasma-Kaltschmelzsystem leistungsstarke elektrische Lichtbögen zwischen einer Elektrode und dem Metall. Es entsteht ein Hochtemperaturplasma, in dem die gasförmigen Atome auf dem Weg des Lichtbogens in ihre Kerne und Elektronen zerlegt werden.

Mobile Recyclingstation ermöglicht Recycling direkt vor Ort

Der Greyhound besteht aus einem mobilen Schmelzofen und einer Pulverdüse – alles eingebaut in einem Container. Mit dieser mobilen Recyclingsstation lässt sich direkt beim Kunden vor Ort neues Metallpulver für die additive Fertigung gewinnen. Die Container lassen sich überall aufstellen und leicht von einem zum nächsten Einsatzort transportieren. Derzeit recycelt oder druckt Molyworks für nationale und internationale Kunden aus den Bereichen Luft-, See- und Raumfahrt, sowie Energie und Verteidigung. Die Nasa würdigte das Greyhound-System mit folgenden Worten: „...es gibt kein anderes kommerzielles Unternehmen, das in der Lage ist, dieses Material herzustellen...“.

Weniger Energieverbrauch mit recycelten Metallen

Vergleicht man recycelte Metalle mit neu produzierten, so benötigen Unternehmen deutlich weniger Energie. So verbraucht recyceltes Aluminium 95 Prozent weniger Energie, bei Kupfer sind es 90 Prozent und bei Stahl 56 Prozent. Zudem sinken Luftverschmutzung (86 Prozent), Energieverbrauch (75 Prozent) und Wasserverschmutzung (78 Prozent). Der Greyhound unterstützt somit die Kreislaufwirtschaft erheblich.

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