Digitales Ökosystem für eine resiliente und nachhaltige Versorgung mit funktionssicheren Werkstoffen

Das Fraunhofer-Leitprojekt ORCHESTER adressiert die Herausforderungen der Kreislaufwirtschaft und der Versorgungssicherheit, insbesondere mit funktionssicheren Werkstoffen für die Energiewende entlang der gesamten Wertschöpfungskette. 

Ziele des Leitprojekts sind:

• die Auswahl an einsetzbaren Werkstoffen zu verfünffachen,
• durch Methoden für den Umgang mit Verunreinigungen in Sekundärmetallen den Recyclinganteil in Prozessrouten um 50 Prozent zu steigern und
• durch Substitution des Anteils und der Herkunft von Seltenen Erden den Rohstoffanteil aus der primären Produktion um mindestens 25 Prozent zu reduzieren. 

Damit soll ein Paradigmenwechsel in der Werkstoffspezifikation weg von einer Definition über Materialzusammensetzung hin zu einer funktionsbasierten Spezifikation erreicht werden, die eine schnellere Substitution von kritischen Materialien und somit eine resilientere Materialversorgung ermöglicht.

Gezeigt werden soll dies an drei Demonstratoren mit Fokus auf Werkstoffspezifikation, Recycling und Kritikalität:

1. Bipolarplatten für Elektrolyseure und Brennstoffzellen bzw. Wärmetauscher
2. Verdichterräder für Wasserstoffpipelines, Brennstoffzellen und Wärmepumpen
3. Recycling und Wiederverwertung von Permanentmagneten für E-Motoren und Windkraftanlagen
   

ORCHESTER nutzt für den Aufbau des digitalen Ökosystems das Wissen und die Erfahrung aus bereits bestehenden Initiativen und Förderprojekten wie z. B. Gaia-X.

Am Fraunhofer IWU wird die Umformbarkeit verschiedener Edelstahllegierungen anhand einer bipolarplattenähnlichen Geometrie untersucht. Prozessdaten werden durch ein sensoriertes Werkzeug generiert, in einer Datenbank gespeichert und ausgewertet. Weiterhin erfolgt die Massivumformung von Demonstratorbauteilen aus Aluminiumlegierungen mit einem erhöhten Gehalt von Sekundäraluminium.