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 Beschichtung lässt Muscheln abrutschen
18.08.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Studie für Patienten mit Prostatakrebs: Einteilung in genomische Gruppen soll Therapie präzisieren

21.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Forscher entwickeln zweidimensionalen Kristall mit hoher Leitfähigkeit

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein neuer Indikator für marine Ökosystem-Veränderungen - der Dia/Dino-Index

21.08.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz