Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Werkstoffe mit Selbstheilungskräften made in Freiberg

19.02.2015

Sie forschen an den Hochleistungsmaterialien von morgen: An Werkstoffen mit Gedächtnis und an Materialien, die Risse selbst schließen können. Die Wissenschaftler um Dr. Thomas Niendorf haben nun eine Anlage erhalten, die das Herzstück des Projekts bildet. Der 3D-Drucker für Metalle schafft neue Werkstoffe, deren innerer Aufbau ihnen faszinierende „Selbstheilungskräfte“ verleiht.

Die Anforderungen an moderne Werkstoffe und Herstellungsprozesse sind hoch: Gerade in der Automobil- und Luftfahrtindustrie sind Leichtbauteile gefragt, die fest, widerstandfähig und kostengünstig sind.


Neue EBM-Anlage (im Hintergrund) für die Emmy-Noether-Nachwuchsforschergruppe

TU Bergakademie Freiberg

„Vor diesem Hintergrund wollen wir sogenannte Smart Materials herstellen, also Werkstoffe mit eingebauter Intelligenz“, erklärt Dr. Thomas Niendorf, Leiter der Forschergruppe. „Die neuen Werkstoffe können dann beispielsweise einen Riss im Material selbstständig schließen oder nach Verformungen ihre Ausgangsform wieder einnehmen.“

Kernstück des Forschungsprojekts ist eine Anlage zur additiven Fertigung, im Volksmund: Ein 3D-Drucker für Metalle. Dieses neue Großgerät ist nun eingetroffen, die ersten Versuche laufen bereits. Für die Anwendung muss das gewünschte Bauteil zunächst im Computer konstruiert, und dann in Schichten zerlegt werden.

Die Informationen zu den einzelnen Schichten werden dann an die Anlage gesendet, die in einem ersten Schritt loses Pulver in der gewünschten Menge aufträgt und anschließend entsprechend den Konturen des Bauteils in der jeweiligen Schicht das Pulver mittels eines Elektronenstrahls verschmilzt. Dieses Prozedere wird Schicht für Schicht wiederholt, bis das Bauteil fertig ist. „So entsteht ein Werkstoff, der sich mit gegossenen und geschmiedeten Strukturen messen lassen kann“, betont Dr. Thomas Niendorf.

Durch dieses „Electron Beam Melting“-Verfahren erhalten die Werkstoffe eine spezielle Mikrostruktur und können erstmals mehrere spezielle Materialeigenschaften in sich vereinen. Sogenannte Formgedächtniswerkstoffe etwa lassen sich verformen und nehmen nach einer Erwärmung ihre ursprüngliche Form wieder an.

„Ein viel zitiertes Beispiel ist die Büroklammer. Wenn ich die verforme und anschließend in ein heißes Wasserbad lege, springt die Büroklammer wie von Geisterhand wieder in ihre alte Form zurück. Das kann ich später auf beliebige Strukturen übertragen“, veranschaulicht Dr. Thomas Niendorf die Funktionsweise.

Bislang werden nur wenige Metalle nach diesem Prinzip verarbeitet. Interessant könnten die im Projekt erforschten neuen Materialien etwa für den Automobilbau oder für die Luftfahrt sein. Dort ist es zum Beispiel wichtig, die Flügelstrukturen an die jeweilige Flugsituation anzupassen.

Momentan übernehmen das hydraulische Antriebssysteme, die entsprechend viel Platz und komplexe Leitungssysteme benötigen. Mit dem neuen Verfahren ist es denkbar, die Flügel von Flugzeugen nur durch Erwärmen oder Abkühlen optimal anzupassen. So ließe sich effektiv Platz und Gewicht bei der Konstruktion von Flugzeugen einsparen.

Das Forschungsprojekt wird im Rahmen des Emmy Noether-Programms der Deutschen Forschungsgemeinschaft für fünf Jahre mit rund zwei Millionen Euro gefördert. Dr. Thomas Niendorf hat in Paderborn studiert und promoviert. Mit seiner Forschergruppe ist er bewusst an die TU Bergakademie Freiberg gekommen.

„In Freiberg steht mir die gesamte Prozesskette zur Verfügung, die ich für dieses Projekt brauche. Von der Stahlherstellung über jede Form von Verarbeitung bis hin zu Charakterisierung und Ermüdung dieser hergestellten Strukturen – alle wichtigen Projektstationen sind innerhalb von 500 Metern erreichbar. So kurze Wege kann kein anderer deutscher Standort bieten.“

Weitere Informationen:

http://tu-freiberg.de/presse/werkstoffe-mit-selbstheilungskraeften-made-in-freib... - Meldung auf der Universitätshomepage

Madlen Domaschke | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten
07.12.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

nachricht Aufgewärmt am Start
05.12.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Im Focus: Realer Versuch statt virtuellem Experiment: Erfolgreiche Prüfung von Nanodrähten

Mit neuartigen Experimenten enträtseln Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg, warum winzige Metallstrukturen extrem fest sind

Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige...

Im Focus: Geburtshelfer und Wegweiser für Photonen

Gezielt Photonen erzeugen und ihren Weg kontrollieren: Das sollte mit einem neuen Design gelingen, das Würzburger Physiker für optische Antennen erarbeitet haben.

Atome und Moleküle können dazu gebracht werden, Lichtteilchen (Photonen) auszusenden. Dieser Vorgang verläuft aber ohne äußeren Eingriff ineffizient und...

Im Focus: Towards data storage at the single molecule level

The miniaturization of the current technology of storage media is hindered by fundamental limits of quantum mechanics. A new approach consists in using so-called spin-crossover molecules as the smallest possible storage unit. Similar to normal hard drives, these special molecules can save information via their magnetic state. A research team from Kiel University has now managed to successfully place a new class of spin-crossover molecules onto a surface and to improve the molecule’s storage capacity. The storage density of conventional hard drives could therefore theoretically be increased by more than one hundred fold. The study has been published in the scientific journal Nano Letters.

Over the past few years, the building blocks of storage media have gotten ever smaller. But further miniaturization of the current technology is hindered by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einmal durchleuchtet – dreifacher Informationsgewinn

11.12.2017 | Physik Astronomie

Kaskadennutzung auch bei Holz positiv

11.12.2017 | Agrar- Forstwissenschaften

Meilenstein in der Kreissägetechnologie

11.12.2017 | Energie und Elektrotechnik