Otto-von-Guericke-Preis für neuen Sensor, der kontrolliertes Härten ermöglicht

Über die Ehrung der AiF freuen sich Dr.-Ing. Wilfried Reimche vom Institut für Werkstoffkunde am Produktionstechnischen Zentrum (PZH) der Leibniz Universität Hannover und sein Projektpartner Dr.-Ing. Heinrich Klümper-Westkamp vom IWT – Stiftung Institut für Werkstofftechnik Bremen.

„Sensorkontrolliertes Bainitisieren“ heißt das Projekt, für das die beiden Ingenieure am 9. November 2010 mit dem Otto-von-Guericke-Preis ausgezeichnet worden sind.

„Bainitisieren“ kommt von Bainit. Der Begriff Bainit beschreibt, wie etwa auch „Martensit“, einen besonderen Gefügezustand von Stahl, den man durch gezieltes Abkühlen eines sehr heißen Bauteils erreicht. Kühlt man ein Schmiedeteil schnell ab, wandelt sich das Materialgefüge in ein martensitisches um: Es ist sehr hart, hat aber auch einige gravierende Nachteile.

Gerade für Hochleistungsbauteile, an deren Eigenschaften komplexe Anforderungen gestellt werden, eignet sich das bainitische Gefüge oft besser. Beispiel Zahnräder: Sie müssen im Kern hochfest und zäh sein, in den Zahnflanken aber hart und verschleißfest.

„Um ein geschmiedetes Stahlbauteil zu bainitisieren, muss man es zuerst zügig auf etwa 400 Grad Celsius abkühlen, und es dann eine Zeitlang auf dieser Temperatur halten“, erklärt Reimche, der den Bereich „Zerstörungsfreie Prüfverfahren“ am Institut für Werkstoffkunde leitet. Dieser Vorgang ist – gemäß dem Grundsatz „Gut Ding braucht Weile“- etwas zeitaufwändiger. Das Ergebnis ist außerdem unsicher, solange der Prozess des Bainitisierens nicht genau nachzuvollziehen ist. Und das war er bislang nicht.

Das hat sich geändert: Der „Bainitsensor“, den Reimche und Klümper-Westkamp im Rahmen ihres Projekts in enger Abstimmung mit Industriepartnern entwickelt haben, macht den Prozess kontrollierbar. Da sich die magnetischen Eigenschaften des Werkstoffs bei Gefügeänderungen ebenfalls verändern, lässt sich über ein Wirbelstrom-Messsystem sehr genau feststellen, wie groß die jeweiligen Gefügeanteile sind. Dabei muss der Sensor bei Temperaturen bis zu 450 Grad verlässlich messen.

Die AiF förderte im vergangenen Jahr mehr als 8.000 Forschungsprojekte. Insgesamt verteilte sie etwa 410 Millionen Euro an öffentlichen Mitteln. Das Ziel der AiF ist es, kleine und mittlere Unternehmen an den Ergebnissen aktueller Forschung teilhaben zu lassen und sie damit für den Wettbewerb zu stärken. Es ist daher in ihrem Sinne, dass der Bainitsensor insbesondere diesen Unternehmen eine kostengünstige Option bietet, die Eigenschaften von Schmiede- oder auch Gussbauteilen präzise und wirtschaftlich einzustellen. Auf das enorme Potenzial insgesamt weist der Leiter des Instituts für Werkstoffkunde (IW) der Leibniz Universität, Professor Friedrich-Wilhelm Bach, hin: „Deutschland ist nach China der weltweit zweitgrößte Absatzmarkt von Massivumformprodukten. 84 Prozent der Unternehmen in der deutschen Umformindustrie sind kleine und mittlere Unternehmen. Ein Instrument wie der Bainitsensor trifft also direkt ins Schwarze.“

Das aktuelle AiF-„Leittechnologie“-Projekt „Schmieden 2020“, an dem neben dem IW auch das Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen des Produktionstechnischen Zentrums Hannover beteiligt ist, wird auch künftig für Innovationen in diesem Bereich sorgen.