Eine Formel für Feuer und Stahl

Tonnenschwere Stahlbrammen kommen glühend heiß aus dem Ofen, innerhalb von Minuten werden sie zu dünnem Blech gewalzt. Dabei kommt es auf die richtige Temperatur an. Die Kräfte, die man zum Verformen der Brammen benötigt, hängen ebenso von der Temperatur des Stahls ab wie die Materialeigenschaften, die das Blech am Ende haben wird.

Katrin Blank vom Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik der TU Wien hat in ihrer Dissertation ein mathematisches Modell entwickelt, mit dem man das Temperaturverhalten des Stahls vorherberechnen und gezielt planen kann. Für diese Arbeit wurde sie nun mit dem Hannspeter Winter Preis der TU Wien ausgezeichnet.

Vom Saarland nach Wien

Aufgewachsen ist Katrin Blank in einem kleinen Dorf im Saarland, nicht weit von der Dillinger Hütte entfernt, einem Walzwerk, in dem Bleche hergestellt werden. Dass sie eines Tages die Arbeitsabläufe in diesem Werk entscheidend verbessern würde, war damals freilich noch nicht vorherzusehen.

Katrin Blank studierte Mechatronik an der Universität des Saarlandes in Saarbrücken, danach bewarb sie sich bei einem Forschungsprojekt, das die Dillinger Hütte gemeinsam mit Prof. Andreas Kugi von der TU Wien durchführte – der Wechsel von Deutschland nach Österreich ergab sich für Blank somit eher zufällig.

„In mehreren Schritten werden die Stahlbrammen ausgewalzt“, erklärt Katrin Blank. Dabei muss genau darauf geachtet werden, dass die einzelnen Arbeitsschritte bei der richtigen Temperatur erfolgen. Die Materialeigenschaften auf mikroskopischer Skala, die Festigkeit des Blechs und die Kraft, die bei der Verformung aufgewendet werden muss, hängen davon ab, bei welchen Temperaturen die Walzschritte stattfanden.

Diese Temperaturen konnten mit bisherigen Modellen nur grob abgeschätzt werden. „Größere Abweichungen zwischen der Vorhersage und den tatsächlichen Messwerten waren durchaus möglich“, sagt Blank. „Daher musste man die Brammen gegebenenfalls noch eine Weile auskühlen lassen, bis man den nächsten Schritt starten konnte.“ Mit ihrem mathematischen Modell kann man das Verhalten des Werkstoffes beim Walzen nun aber besser vorhersehen und planen.

„Das Modell bildet die physikalischen Vorgänge beim Walzen genau ab – die Wärmeleitung, den Temperaturaustausch mit der Umgebung, die Verformung des Materials“, sagt Katrin Blank. Wichtig ist dabei, dass das Modell zwar präzise, aber auch nicht zu kompliziert wird. Es soll während des Produktionsprozesses in Echtzeit laufen, damit der Zustand der Brammen jederzeit vorherberechnet und wenn nötig angepasst werden kann. Das spart Zeit, es verringert den Ausschuss bei der Produktion, es ermöglicht eine bessere Auslastung des Walzwerks und hilft damit auch, Energie zu sparen und den CO2-Ausstoß zu senken.

Fünf Jahre lang arbeitete Katrin Blank an der TU Wien. Ihre Dissertation schloss sie mit höchsten akademischen Ehren ab – einer Promotio Sub Auspiciis, danach half sie als Postdoc noch mit, ein weiteres Forschungsprojekt zu starten. Gemeinsam mit ihrem Mann wird sie nun nach Vorarlberg übersiedeln und dort für die Firma Thyssen Krupp Presta arbeiten.

Hannspeter-Winter-Preis für herausragende Dissertation

Jedes Jahr wird der Hannspeter-Winter-Preis an eine Absolventin des Doktoratsstudiums der TU Wien vergeben. Er ist mit € 10.000 dotiert und wird gemeinsam von der TU Wien und der BA/CA-Stiftung finanziert. Der Forschungspreis wurde im Gedenken an TU-Professor Hannspeter Winter gestiftet, der sich stets für die Förderung von Nachwuchswissenschaftlerinnen eingesetzt hat. Der diesjährige Hannspeter-Winter-Pre wird am 22. Jänner 2016 im Rahmen einer akademischen Feier an der TU Wien an Dr. Katrin Blank vergeben.

Fotodownload: https://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2016/feuer/

Rückfragehinweis:
Dr. Katrin Blank
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Aussender:
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Büro für Öffentlichkeitsarbeit
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