Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bauteile aus nanostrukturierten Materialien

02.02.2009
Werkstoffe, die aus einem Gefüge von Nanoteilchen bestehen, sind fester und härter als Materialien aus größeren Teilchen. Ein neues Herstellungsverfahren sorgt dafür, dass solche feinkristallinen Strukturen auch bei der Weiterverarbeitung erhalten bleiben.

Aluminium ist leicht, verbiegt allerdings auch schnell. Hat es jedoch eine nanometerkleine Struktur, zeigt es andere Eigenschaften: Das Material ist wesentlich stabiler und fester. Daher ist es wie geschaffen für Aluschrauben in Motoren, die hohen Temperaturen standhalten müssen.

Auch für Leichtbauteile eignet sich dieser Werkstoff hervorragend, denn je fester das Material, desto dünner kann das Blech für die Bauteile sein. Ausschlaggebend für die Eigenschaften ist die geringe Größe der Kristalle: Sie sind bedeutend kleiner als bei herkömmlichen Werkstoffen. Man spricht daher auch von feinkristallinen Gefügen.

Eine Herausforderung liegt in der Weiterverarbeitung solcher Nanowerkstoffe zu Werkzeugen oder Bauteilen: Beim Pressen oder Fügen muss das Material erwärmt werden. Die Kristalle wachsen, die Strukturen werden größer. Kurzum: Das Material verliert bei der Erwärmung die »Nanoeigenschaften«. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden haben sich dieser Herausforderung angenommen. »Ziel ist es, die feinkristalline Struktur während des gesamten Herstellungsprozesses von Bauteilen zu erhalten«, erklärt Dr. Ronny Leuschner, Projektleiter am IFAM. Die Forscher haben dafür eine spezielle Technologiekette aufgebaut, zum Beispiel für die Herstellung von nanostrukturierten Aluminiumwerkstoffen.

»Dafür stellen wir zunächst eine spezielle Aluminium-Legierung her«, sagt Leuschner. »Die metallische Schmelze müssen wir sehr rasch abkühlen. Wir frieren sie quasi ein.« Dafür verwenden die Forscher das »Melt Spinning«-Verfahren: Eine eigens entwickelte Spritzvorrichtung gießt die Schmelze auf eine wassergekühlte rotierende Rolle und erzeugt gleichmäßige, nur wenige Mikrometer dünne Bandstücke, Flakes genannt. Kaum auf der Rolle, sinkt die Temperatur der Schmelze rapide und das Band erstarrt in Hochgeschwindigkeit. Der Vorteil der Vorrichtung: Sie eignet sich für mehrere Kilogramm Material und hält Temperaturen von mehr als 1700 Grad Celsius aus. »Nach dem Erstarren müssen wir die Flakes kompaktieren und in die gewünschte Form pressen«, sagt Leuschner. Auch dabei dürfen die feinkristallinen Strukturen nicht verloren gehen.

Die Forscher nutzen hier das Spark-Plasma-Sintern: Hochfrequente Strompulse innerhalb der Pressvorrichtung kompaktieren das Material in sehr kurzer Zeit, sodass die feinen Mikrostrukturen erhalten bleiben. Die Anwendungen der Nanowerkstoffe reichen von leichteren Alu-Bauteilen mit verbesserter Festigkeit, Verschleiß- oder Korrosionsbeständigkeit über die Speicherung von Wasserstoff und die Energiegewinnung mit thermoelektrischen Werkstoffen bis hin zur Elektrotechnik.

Dr.-Ing. Ronny Leuschner | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

Luftfahrt der Zukunft

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

In Deutschland wächst die Zahl der Patienten mit Diabetes mellitus

23.02.2017 | Medizin Gesundheit

Viren unterstützen Fotosynthese bei Bakterien – Vorteil in der Evolution?

23.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Katalyse in der Maus

23.02.2017 | Biowissenschaften Chemie