Mit Magnetfeldern heiße Schmelzen rühren

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat in ihrer Sitzung am 16. und 17. November 2004 den Sonderforschungsbereich 609 „Elektromagnetische Strömungsbeeinflussung in Metallurgie, Kristallzüchtung und Elektrochemie“ um weitere 4 Jahre verlängert. Die neue Fördersumme von mehr als 6 Millionen Euro fließt an die Technische Universität Dresden, das Forschungszentrum Rossendorf, die TU Bergakademie Freiberg, das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung, das Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme sowie das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik. Der Sonderforschungsbereich zählt zu den größten in Deutschland und bündelt das in der Region vorhandene Know-how zur Strömungsbeeinflussung durch Magnetfelder auf vorbildliche Weise.

Grundlage für die weitere Förderung durch die DFG war das Ergebnis einer Begutachtung durch eine Expertenkommission. Diese bescheinigte dem 2002 installierten Sonderforschungsbereich exzellente Forschungsergebnisse und ein hervorragend ausgearbeitetes Forschungsprogramm bis zum Jahr 2008. Sprecher des SFB 609 ist Prof. Dr.-Ing. Roger Grundmann, der die Professur für Thermofluiddynamik/Angewandte Aerodynamik im Institut für Luft- und Raumfahrttechnik an der TU Dresden innehat. Mit zielgerichteter Grundlagenforschung kann der Weg in die angewandte Entwicklung der Industrie beschritten werden. Hier in dem SFB 609 sind es die maßgeschneiderten elektromagnetischen Volumenkräfte, die berührungsfrei in den Schmelztiegel von Metallen, in den Prozess der Kristallzüchtung und in die Verfahren der Elektrochemie eingreifen können. Diese Beeinflussung hat nicht nur eine Kontrollfunktion, denn sie verändert das elektrisch leitfähige Fluid in seinem Verlauf, sondern langfristig gesehen entstehen daraus Optimierungsverfahren, die diesen Verlauf in einer gewünschten Weise ausrichten. Weiterhin bietet sich die Möglichkeit inverser Strategien an, um z. B. aus den entstehenden elektromagnetischen Feldlinien der induzierten Strömungsbewegung die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids zu bestimmen. Fast alle im SFB 609 behandelten Fluide sind chemisch aggressiv, sehr heiß oder undurchsichtig, weshalb kaum eine Messsonde solch einer Umgebung standhalten kann. Neue Techniken erschließen neue Einsatzgebiete und umgekehrt.

Der fachübergreifend angelegte Sonderforschungsbereich ist in insgesamt 17 Projekte unterteilt. Das Forschungszentrum Rossendorf (FZR) als der wichtigste außeruniversitäre Partner der TU Dresden ist an 8 Projekten beteiligt und bearbeitet 5 davon führend. Die Magnetofluiddynamik (MFD), also die Beeinflussung von leitfähigen Flüssigkeiten durch Magnetfelder, ist das Spezialgebiet von Dr. Gunter Gerbeth, stellvertretender Sprecher des SFB und Abteilungsleiter im FZR. Er geht beispielsweise der Fragestellung nach, wie man heiße Schmelzen in Geschwindigkeit und Richtung durch äußere Magnetfelder verändern kann. Neben Metallschmelzen können auch Halbleiterschmelzen oder Elektrolyte wie z.B. Meerwasser, also alle elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten, gezielt und kontaktlos durch Magnetfelder kontrolliert werden. Spezialisiert haben sich die Rossendorfer MFD-Experten in den letzten Jahren einerseits auf die Messtechnik und die Beeinflussung der Strömung durch maßgeschneiderte Magnetfelder und andererseits auf die Berechnung von Strömungen unter dem Einfluss solcher Magnetfelder. Erst jüngst wurde ein Messverfahren zur völlig kontaktlosen Bestimmung der Strömung in Schmelzen weltweit patentiert, wofür im Stahlguss oder in der Silizium-Einkristallzüchtung großer Bedarf besteht.

Ansprechpartner an der TU Dresden:
Prof. Dr.-Ing. Roger Grundmann
Sprecher des SFB 609
Institut für Luft- und Raumfahrttechnik
Tel.: 0351 463 – 38086, Email: grundman@tfd.mw.tu-dresden.de

Ansprechpartner im FZR:
Dr. Gunter Gerbeth
Institut für Sicherheitsforschung
Tel.: 0351 260 – 3484; Email: g.gerbeth@fz-rossendorf.de