Forscher recyceln Dauermagnete über Rascherstarrung

Neodym, Eisen, Bor und Dysprosium heißen die Zutaten für die stärksten aller Magnete, so genannte Dauer- oder Permanentmagnete. Weil die künftig in Hochtechnologieanwendungen in großer Zahl gebraucht werden, versuchen Forscher die Magnete aufzubereiten. Vor allem die kritischen Seltenerdmetalle Neodym und Dysprosium interessieren sie. Bislang werden die Magnete noch nicht großindustriell recycelt. Einen Weg dorthin scheinen Fraunhofer Forscher mit dem ‚Melt-Spinning-Verfahren’ gefunden zu haben.

Das Verfahren ‚Melt-Spinning’ ist bekannt als Rascherstarrung und wird zum Beispiel für Legierungen eingesetzt. Die Wissenschaftler der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS) in Alzenau und Hanau sowie des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung wenden die Methode nun auf Magnete an.

Dabei werden die Magnete in einem Stück zunächst in einem Schmelztiegel mit Hilfe einer Induktionsspule verflüssigt. Anschließend wird das über 1.000 Grad Celsius heiße Material auf ein wassergekühltes Kupferrad getropft. Bei Berührung des Tropfens geht die Hitze innerhalb von Sekundenbruchteilen auf das Kupfer über und das Magnetmaterial erstarrt.

Recyclelt wird der komplette Werkstoff

Im Ergebnis entstehen den Forschern zufolge Flakes mit einer glasartigen oder nanokristallinen Struktur. Der Clou sei, dass ein Material mit definierten Eigenschaften entstehe. Das heißt im Klartext: Während des Prozesses kann die Kristallstruktur in einigen Bereichen gezielt verändert werden. Etwa durch die Geschwindigkeit des Kupferrades oder die Temperatur der Schmelze. Die gewonnenen Flakes müssen für neue Magnete dann nur noch zu einem Pulver zermahlen und in eine beliebige Form gepresst werden.

„Statt jede Seltene Erde einzeln wiederzugewinnen, recyceln wir den kompletten Werkstoff, also den gesamten Magneten – und das in wenigen Schritten“, sagt Oliver Diehl, Wissenschaftler in der Projektgruppe IWKS. „Der Prozess ist deutlich einfacher und effizienter, denn die Zusammensetzung des Materials ist bereits wie gewünscht.“

In einer Demonstrationsanlage werden bereits Magnete wiederverwertet. Mit der Kapazität von bis zu einem halben Kilogramm Schmelze liegt sie zwischen einer Labor- und einer Großanlage. Um künftig genügend Input zu haben, entwickeln die Wissenschaftler derzeit eine Rücklaufkette für Altmotoren, sowie Wege für eine demontagegerechte Konstruktion.