REPIKO

Rezyklierte Piezokeramik mit gesteigerten elektromechanischen Eigenschaften durch Gefügetextur

REPIKO untersucht die stoffliche Kreislaufführung von Piezokeramiken auf Basis von Recyclingmaterialien. Durch gezielte Gefügetexturierung sollen die elektromechanischen Eigenschaften trotz Rezyklateinsatz verbessert werden. Ziel ist eine ressourcenschonende und wirtschaftlich wettbewerbsfähige Funktionskeramik.  

Die keramische Industrie ist eine kleine, aber wichtige Branche in Deutschland. Technische Hochleistungskeramiken sind aufgrund ihrer unikalen Eigenschaften Grundlage wichtiger Funktionskomponenten in für die deutsche Industrie relevanten Branchen, darunter Automobilindustrie, Medizintechnik, Geräte-, Maschinen- und Anlagenbau. Piezokeramische Komponenten spielen dabei eine herausragende Rolle. Bisher existieren in der Keramikindustrie bis auf Ausnahmen, bei denen Edelmetalle eine Rolle spielen, ausschließlich lineare Technologien. Stoffliche Kreislaufführung ist bei technischer Funktionskeramik so gut wie unbekannt. Dabei ist Funktionskeramik wegen ihrer vielfältigen stofflichen Zusammensetzung und der enthaltenen Schwermetalle, in Piezokeramik vorrangig Blei, keineswegs unproblematisch. Die Notwendigkeit zur Kreislaufführung besteht allerdings sowohl für bleihaltige als auch bleifreie piezokeramische Werkstoffe. Vorrangige Dringlichkeit hat die Thematik jedoch für bleihaltige Piezokeramik aufgrund ihres Gefährdungspotenzials für Mensch und Umwelt, weshalb sie beispielgebend herangezogen wird. Ziel des Projektes REPIKO ist es, Elemente einer stofflichen Kreislaufführung für Piezokeramik auf der Basis von Blei-Zirkonat-Titanat zu entwickeln und Produktionsabfall und Altprodukte im höchstmöglichen Maße als sekundäre Rohstoffe einzusetzen. Die durch Rezyklierung zu erwartende Verschlechterung der piezoelektrischen Eigenschaften soll durch innovative Gestaltung der Mikrostruktur (Texturierung) überkompensiert und dadurch sowohl der Einsatz von Primärrohstoffen zur Herstellung als auch die benötigte Menge von Piezokeramik in Anwendungen verringert werden. REPIKO entwickelt eine Indikatorik, die anhand der dominierenden Effekte in den Stoff-, Energie- und Wertströmen eine Bewertung der technologischen Ansätze zur Kreislaufführung im Vergleich zu linearen Technologien erreicht. Ziel ist es, anteilig mit Sekundärrohstoffen hergestellte Piezokeramik in Demonstratoranwendungen einzusetzen und ihre funktionelle und kostenmäßige Wettbewerbsfähigkeit zu zeigen.