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Institut für Werkstoffkunde
 
Forschung
Aktuelle Projekte

Aktuelle Forschungsprojekte des Instituts für Werkstoffkunde

SFB/TRR 298 Sicherheitsintegrierte und infektionsreaktive Implantate

  • Sensorische Cochlea-Elektrode: Sensorische Sicherheit durch Erkennung kritischer Prozesse an der Elektroden-Nerven-Schnittstelle
    Cochlea-Implantate (CI) können auch nach Jahren guter Funktion aufgrund von Korrosionsreaktionen der Platinelektroden versagen. Im Teilprojekt A05 sollen die kritischen Vorgänge an der Elektroden-Nerven-Grenzfläche erkannt und analysiert werden, um korrigierende Maßnahmen einleiten zu können und damit ausfallsichere CIs zu erreichen. Der Grundgedanke ist, dass durch die frühzeitige Erkennung von toxischen Prozessen (z.B. Freisetzung von Pt-Ionen) unerwünschte Zellreaktionen vermieden werden können. Die Platinelektroden sollen dazu dienen, die Veränderungen des Phasengrenzflächenzustandes zu erkennen. Um darüber hinaus pathologische Veränderungen in der Perilymphe als Folge von Abbauprozessen festzustellen, sollen zusätzliche Goldelektroden als Sensoren integriert werden, die mit speziellen Beschichtungen versehen werden.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG - SFB/TRR 298 TP A05
    Laufzeit: 01.07.2021 - 30.06.2025
  • Gewebeschonende Entfernung von Hüft- und Knieendoprothesen
    Die Lockerung von Hüft- und Knieendoprothesen bleibt die Hauptursache für Revisionsoperationen. Das Ziel des Projektes ist es, Strategien für eine induktive Implantaterwärmung und -entfernung zu entwickeln, um das konventionelle knochenzerstörende Ausmeißeln bei Revisionsoperationen zu vermeiden. Dazu muss ein numerisches Modell für den induktiven Erwärmungsprozess entworfen und validiert werden, um die Wechselwirkungen der Implantate mit realen Geweben zu berücksichtigen.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG - SFB/TRR 298 TP A08
    Laufzeit: 01.07.2021 - 30.06.2025
  • Aktive Stimulus-responsive Implantate
    Die Behandlung von Periimplantitis ist eine der größten Herausforderungen in der modernen Zahnmedizin. Ziel des Teilprojekts B04 ist es daher, ein aktives, auf Reize reagierendes Implantatsystem zu entwickeln, das im Falle einer Infektion des periimplantären Gewebes vom behandelnden Arzt ohne direkten Kontakt mit dem Implantat gesteuert werden kann. Bei Aktivierung dieses Implantatsystems sollen die im Implantat gespeicherten antibakteriellen Wirkstoffe über ein Kanalsystem in der Implantatoberfläche mittels einer im Implantatkörper befindlichen Mikropumpe in das umliegende Gewebe freigesetzt werden. Das Hauptziel in der 1. Förderperiode ist die Entwicklung eines geeigneten Werkstoffs für dünnwandige Implantatkörper auf der Basis von biokompatiblen Niob-Zirkonium-Legierungen.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG - SFB/TRR 298 TP B04
    Laufzeit: 01.07.2021 - 30.06.2025

SFB 871 Produkt-Regeneration

  • Endkonturnahe Turbinenschaufelreparatur durch füge- und beschichtungstechnische Hybridprozesse
    In diesem Teilprojekt B1 wird mittels thermischen Spritzens eine Reparaturbeschichtung auf die Turbinenschaufel appliziert und anschließend ein kombinierter Löt-, Alitierprozess durchgeführt. Hierdurch wird die dem Stand der Technik entsprechende Reparaturlötprozesskette wesentlich verkürzt, wodurch sich mechanisch-technologische Verbesserungen (z.B. Erhöhung der Reparaturzyklenzahl auf 6 – 7, verbesserte Schichthaftung) und gleichzeitig wirtschaftliche Vorteile regenerierter Turbinenschaufeln ergeben.
    Jahr: 2018
    Förderung: DFG / SFB 871
    Laufzeit: 01.01.2018 – 31.12.2021 (3. Förderperiode)
  • Zerstörungsfreie Charakterisierung von Beschichtungen und Werkstoffzuständen hochbeanspruchter Triebwerksbauteile
    Im SFB 871 werden eine Vielzahl neuer Reparaturverfahren für Triebwerksbauteile entwickelt, wodurch sich auch die relevanten mechanisch-technologischen Kennwerte der reparierten Bauteile in bisher nicht bekannter und dokumentierter Weise verändern. Um diesen regenerationsbedingten Einfluss zu erfassen und die Reparaturmaßnahmen entsprechend zu bewerten, wird die Entwicklung eines Prüfstandes zur zerstörungsfreien online Erfassung und Charakterisierung der Schädigungsentwicklung in Referenzproben sowie in regenerierten Proben und Bauteilen unter thermischer und zyklischer Beanspruchung durchgeführt. Die Erfassung der Schädigungsentwicklung im zeitlichen Verlauf wird dabei durch den Einsatz von Schallemmission- und Körperschallanalyse sowie der Wirbelstrom- und Thermografietechnik realisiert.
    Jahr: 2018
    Förderung: DFG / SFB 871
    Laufzeit: 01.01.2018 – 31.12.2021 (3. Förderperiode)
  • Lichtbogenschweißen von Titanlegierungen
    Ziel des Teilprojektes B6 ist es, moderne Lichtbogenschweißverfahren als Reparaturverfahren für die Wiederherstellung beschädigter Triebwerksbauteile aus Titanlegierungen zu etablieren und damit einen Beitrag zu leisten, diese hoch beanspruchten Komponenten nach der Regeneration dem Lebenszyklus des Investitionsgutes wieder zuzuführen. Die Herausforderung besteht dabei darin, bei der Regeneration den Wärmeeinfluss durch das Schmelzschweißen durch besonders wärmearme Lichtbogenschweißverfahren, wie z.B. das MIG(ColdArc)-, das Mikroplasma- und das leistungsarme WIG(SHARC)-Schweißen, zu minimieren.
    Jahr: 2018
    Förderung: DFG / SFB 871
    Laufzeit: 01.01.2018 – 31.12.2021 (3. Förderperiode)

Industrie 4.0

  • Automatisierte Spraykühlung von Schmiedebauteilen
    Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer automatisierten und bauteilunabhängigen Luft-Wasser-Spraykühlung im Anschluss an das Schmieden zur Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs und der Gesamtprozessdauer. Hierzu wird eine inverse Prozessauslegung der Spraykühlung auf Basis numerischer Simulationen und experimenteller Validierungen der Gefügeumwandlung vorgenommen. Zusätzlich wird mit den Projektpartnern ein adaptives Handling sowie ein berührungsloses Temperaturmesssystem zur besseren Prozesskontrolle entwickelt.
    Jahr: 2021
    Förderung: AiF ZIM
    Laufzeit: 01.03.2021 - 31.08.2023

SFB 1368 Sauerstofffreie Produktion

  • Stoffschlüssige Grenzflächenübergänge beim thermischen Beschichten mit Lichtbogen- und Plasmaspritzprozessen
    Zur Herstellung besonders hochwertiger Beschichtungen wird in dem Teilprojekt B02 das Lichtbogen- und Plasmaspritzen in XHV-adäquater Argon- oder Stickstoffatmosphäre erforscht. Als notwendige Oberflächenvorbehandlung für den Spritzprozess sind Möglichkeiten zur Desoxidation der Substratoberfläche durch Integration des Korundstrahlens in die XHV-adäquate Atmosphäre der Prozesskammer zu untersuchen und zu entwickeln. Die in die Schichtbaustelle eintreffenden Spritzpartikel sollen eine vollständig stoffschlüssige Benetzung vollziehen, sodass in den Grenzflächenübergängen eine metallurgische Anbindung entsteht, die den Charakter einer Hartlötverbindung aufweist.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP B04
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2023
  • Prozessintegrierte metallische Sinterbeschichtungen für das Formhärten mit konduktiver Erwärmung
    In Zusammenarbeit mit dem Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) entwickelt das Institut für Werkstoffkunde (IW) ein Verfahren zum prozessintegrierten Beschichten von Stahlblechen mit NiCr-basierten Pulverwerkstoffen bei der konduktiven Blecherwärmung für das Presshärten. Ziel des simultanen Beschichtens der Blechplatinen ist es, den hieraus formgehärteten Blechbauteilen eine hohe Korrosionsbeständigkeit zu verleihen.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP A04
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2023
  • Kontrolle des Sauerstoffgehaltes im thermischen Lichtbogen und die Wirkung auf den Werkstoffübergang zur Herstellung von sauerstofffreien Fügeverbindungen
    Im Teilprojekt B05 werden die Vorgänge in der thermischen Prozesszone und an der Werkstückoberfläche durch die Erzeugung einer XHV-adäquaten Atmosphäre im Lichtbogenbereich von Schweiß- oder Lötprozessen erforscht. Die entstehende sauerstofffreie Prozesszone wird dabei als reaktive Prozesszone betrachtet, in der ein Potential zur Oxidschichtreduktion an der Probenoberfläche besteht. Gefüge und Struktur der Fügeverbindungen können damit hinsichtlich der mechanisch technologischen Eigenschaften und der Arbeitssicherheit weitreichend verbessert werden.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP B05
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2023
  • Eigenschaften und lokale Mikrostruktur oxidschichtfrei erzeugter Verbundgussbauteile
    Oxidschichten erschweren bei Verbundgussprozessen die Benetzung und verhindern eine stoffschlüssige Anbindung des Gusswerkstoffs an die Einlegebauteile oft vollständig. Erfolgt der Gießprozess jedoch in einer sauerstofffreien Prozessgasatmosphäre, sind bisher nicht auftretende Grenzflächenreaktionen zu erwarten, die zur Erzeugung von Werkstoffverbunden aus Aluminium und Kupfer mit gesteigerter Festigkeit und erhöhter thermischer Leitfähigkeit genutzt werden können.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP A01
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2023
  • Untersuchung des Kaltpressschweißens unter XHV-adäquater Atmosphäre im Prozess des Walzplattierens
    Das Walzplattieren ist ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffverbunden basierend auf einer Adhäsionsverbindung zwischen zwei oder mehreren Blechen. Mögliche Materialkombinationen sind jedoch insbesondere beim Kaltplattieren eingeschränkt. Innerhalb des Projektes wird deshalb die Verbunderzeugung unter vollständiger Sauerstofffreiheit erforscht. So wird die Ausbildung passivierender Oxidschichten zwischen den Verbundpartnern verhindert und die Verbundqualität signifikant verbessert.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG - SFB 1368 TP A05
    Laufzeit: 01/2020 – 12/2023

SFB/TRR 73 Blechmassivumformung

  • Entwicklung einer akustischen Messmethodik zum Nachweis mikrostruktureller Schädigung
    Um Funktionsbauteile mit komplexen Nebenformelementen herzustellen, werden bei Prozessen der Blechmassivumformung (BMU) Massivumformoperationen auf Blechhalbzeuge angewendet. Durch hohe und lokal unterschiedliche Umformgrade wird bei den BMU-Prozessen neben der örtlich unterschiedlich starken Kaltverfestigung auch eine gewisse duktile Schädigung in Form von Poren in die Mikrostruktur eingebracht. Im Fokus dieses Projekts steht deshalb die Entwicklung einer Prüfmethodik zur Quantifizierung duktiler Schädigung basierend auf der Laufzeitdetektion von Ultraschallwellen.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01.03.2021 - 29.02.2024

School for Additive Manufacturing (SAM)

  • Process-integrated self-regulation of the Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) process to produce graded designed materials
    How can the WAAM printer learn the height offset from its own process data in order to generate fully automatic three-dimensional graded designed components? In the future, a process-dependent variable for working in the third dimension can be extracted from the arc process itself. The self-regulating process becomes intelligent! The traditional approach of slicing can be transferred by the development of a point-to-point control to the robot based WAAM technology in kind of a self-controlled process to vary the possibilities to produce specially designed materials.
    Jahr: 2020
    Förderung: Nds. Ministerium für Wissenschaft u. Kultur
    Laufzeit: Förderung seit 2020
  • Degradation behaviour of additively manufactured components with local functional properties
    Additively manufactured components with integrated functional areas or density gradients lead to the challenge that these may have a negative influence on important technological properties such as mechanical strength or corrosion resistance. Therefore, a comprehensive characterization of the property profile of functional components is required in order to establish the relationship between local microstructural features and degradation behaviour under mechanical load. With these data, additively manufactured functional components can be developed with regard to their intended field of application.
    Jahr: 2020
    Förderung: Nds. Ministerium für Wissenschaft u. Kultur
    Laufzeit: Förderung seit 2020

Additive Fertigung

  • Maßgeschneiderte Magnesiumlegierung für das selektive Laserschmelzen: Werkstoffentwicklung und Prozessmodellierung
    Die additive Fertigung, im speziellen das Laser-Pulverbettverfahren (PBF-LB), gewinnt in der Herstellung von Metallbauteilen eine immer größere Bedeutung. Die thermophysikalischen Eigenschaften von Magnesium führen zu einer sehr schlechten Prozessierbarkeit im PBF-LB-Prozess und folglich zu einer geringen Bauteilqualität. Im Rahmen dieses Projektes wird eine spezielle Legierung hierfür entwickelt, mit der diese prozessbedingten negativen Eigenschaften von Magnesium umgangen werden, um das Potential im Leichtbau und der Biomedizintechnik weiter ausschöpfen zu können.
    Jahr: 2018
    Förderung: DFG - SPP 2122
    Laufzeit: 09/2018-11/2021

Digitalisierung der Werkstofftechnik

  • Elektromagnetische Härteprüfung für die Wärmeeinflusszone von Unterwasser-Schweißnähten
    Das angestrebte Forschungsziel ist ein belastbares Modell zur Abbildung der Härte an der Wärmeeinflusszone mittels Wirbelstromprüftechnik. Hierdurch entsteht erstmalig die Möglichkeit, Aussagen über die Härte direkt an Unterwasserstrukturen, z.B. der besonders relevanten Wärmeeinflusszone von Schweißnähten, zu treffen. Somit können mithilfe der in der AWS D3.6M vorgegebenen zulässigen Härte von 325 HV10 in der Schweißnaht, Reparaturmaßnahmen verifiziert und dokumentiert werden. Zudem wird speziell das Fehlerpotenzial bei der UW-Schweißung von Stählen mit CEV≥ 0,4 % vermindert.
    Jahr: 2020
    Förderung: AiF-IGF
    Laufzeit: 01.12.2020 – 30.11.2022
  • Prozesssichere Einstellung von Randzoneneigenschaften bei der spanenden Bearbeitung hochfester und duktiler Stähle mit einem lernfähigen Fertigungssystem
    Ziel ist die Entwicklung einer Methodik für eine prozesssichere Einstellung von Randzoneneigenschaften bei der spanenden Bearbeitung von Stählen mit Restaustenit mit einem lernfähigen Fertigungssystem. Der Restaustenit wandelt unter Krafteinwirkung in Martensit um. So sollen ohne Wärmebehandlung im Drehprozess verschleißfeste Oberflächen erzeugt werden. Die eingestellten Randzonen werden dabei im Prozess mittels einer Wirbelstromprüftechnik erfasst.
    Jahr: 2018
    Förderung: DFG / SPP 2086 „Oberflächenkonditionierung in Zerspanprozessen“
    Laufzeit: 01.07.2018 – 30.06.2021

Ressourceneffizienz/Nachhaltigkeit

  • Neue quinäre und senäre Hochentropie-Formgedächtnislegierungen (HE-FGL) – Erforschung und Nutzung der martensitischen Umwandlung und der Formgedächtniseffekte in chemisch komplexen System
    Die Entwicklung von Hochentropie-Formgedächtnislegierungen verfolgt das Ziel der unerwünschten funktionalen Ermüdung von konventionellen Formgedächtnislegierungen entgegenzuwirken. Hochentropielegierungen bestehen aus mindestens fünf Elementen und sind in äquiatomar oder nahe-äquiatomar zusammengesetzt. Innerhalb der Forschung des IW konnten hier bereits unter mehr als 1500 MPa Last erfolgte Verformungen erfolgreich durch den Formgedächtniseffekt zurückgestellt werden. Gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften der Ruhr-Universität Bochum werden innerhalb der Förderphase neue quinäre und senäre Formgedächtnislegierungen entwickelt und hinsichtlich ihrer mechanischen und funktionalen Eigenschaften verbessert. Dies beinhaltete die Verbesserung des Herstellungsverfahrens, sowie die thermo-mechanische Nachbehandlung für eine homogenere Mikrostruktur und höhere Duktilitäten der Werkstoffe. Zudem soll ein Demonstrator hergestellt werden, der unter technisch relevanten Bedingungen getestet wird. Der Fokus im Projekt liegt auf der funktionellen Ermüdung, da sie die Lebensdauer von Formgedächtniskomponenten am stärksten mitbestimmt.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01.01.2021 - 31.12.2023
  • Partikelmodifizierung von Niob-MASC-Legierungen mittels Prozessierung unter Semi-Levitation im Kaltwand-Induktionstiegel
    Niob-MASC Systeme (Metal And Silicide Composites) sind für die Anwendung als Hochtemperaturkomponenten als Alternative zu verbreiteten Nickel‑Basissuperlegierungen interessant. Gemeinsam mit dem ETP (LUH) wird erstmals eine Partikelverstärkung von Nb-MASC-Systemen untersucht. Eine gesteigerte Festigkeit und effizientere Herstellungsroute mittels Kaltwand-Induktionstiegel sollen das Anwendungsfeld von Nb-MASC-Legierungen erweitert sowie die spezifischen Materialeigenschaften verbessern.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01.07.2021 - 30.06.2024
  • Automatisierte Spraykühlung von Schmiedebauteilen
    Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer automatisierten und bauteilunabhängigen Luft-Wasser-Spraykühlung im Anschluss an das Schmieden zur Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs und der Gesamtprozessdauer. Hierzu wird eine inverse Prozessauslegung der Spraykühlung auf Basis numerischer Simulationen und experimenteller Validierungen der Gefügeumwandlung vorgenommen. Zusätzlich wird mit den Projektpartnern ein adaptives Handling sowie ein berührungsloses Temperaturmesssystem zur besseren Prozesskontrolle entwickelt.
    Jahr: 2021
    Förderung: AiF ZIM
    Laufzeit: 01.03.2021 - 31.08.2023
  • Untersuchung zum Korrosionsrisiko beim Einsatz von austenitischem Schweißgut zur Vermeidung wasserstoffinduzierter Rissbildung beim nassen Unterwasserschweißen
    Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Entwicklung des nassen Unterwasserschweißens mit Stabelektroden weiter zu entwickeln. Wie in früheren Studien gezeigt, hat die Zugabe von austenitischen Schweißzusätzen bei umhüllten Stabelektroden die Menge an diffusiblen Wasserstoff und somit auch das Risiko einer Wasserstoffversprödung verringert. Im aktuellen Projekt wird das Korrosionsverhalten durch unterschiedliche mikrostrukturelle Phasen im Stahl beim Unterwasserschweißen untersucht.
    Jahr: 2021
    Förderung: AiF
    Laufzeit: 01.01.2021 - 31.12.2022
  • Transdisziplinäre Forschung zur Entsorgung hochradioaktiver Abfälle in Deutschland (TRANSENS)
    Radioaktive Abfälle müssen sicher entsorgt werden. Die sichere Entsorgung ist wissenschaftlich anspruchsvoll und wird in der Gesellschaft kontrovers diskutiert. Eine tragfähige Entsorgungslösung kann nur dann gefunden werden, wenn der Brückenschlag zwischen Gesellschaft und Wissenschaft gelingt. Bei TRANSENS wirken Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die interessierte Öffentlichkeit und weitere Akteure zusammen.
    Jahr: 2019
    Förderung: BMWi und Volkswagenstiftung
    Laufzeit: 01.10.2019 - 30.09.2024
  • Untersuchungen der Elektrodengeometrie und des Elektrodenmaterials zur Erzielung einer höheren Elektrodenstandzeit beim manuellen Elektrokontakttrennen unter Wasser
    Das UW-Elektrokontakttrennen ist ein elektrothermisches Metallbearbeitungsverfahren, bei dem die direkte Umwandlung von elektrischer in thermische Energie mittels Joulescher Erwärmung und Lichtbogenerwärmung erfolgt. Das Ziel des Forschungsvorhabens leitet sich aus dem hohen Verschleiß der Scheibenelektrode ab. Dieser soll beim manuellen und halbautomatischen Elektrokontakttrennen unter Wasser durch eine Optimierung des Elektrodenwerkstoffes und der Elektrodengeometrie minimiert werden.
    Jahr: 2020
    Förderung: AiF-IGF
    Laufzeit: 01.1.2020 - 31.12.2021
  • Untersuchung und Optimierung der Prozessparameter und Werkzeuge zum Unterwasserkleben von Halterungssystemen
    Ziel des Projektes ist die Untersuchung des Einflusses der Prozessparameter des mehrstufigen Injektionsverfahrens (Medien, Zeiten, Drücke, etc.) auf die Verbindungsgüte und die Entwicklung eines entsprechenden teilautomatisierten Werkzeugs für den Einsatz durch Taucher oder ROVs. Dazu erfolgt die Festlegung von Oberflächenvorbereitungsverfahren bzgl. ihrer Reinigungsqualität und Anwendung im Unterwasserbereich. Zur Steigerung der Langzeitbeständigkeit wird die Abdichtung der Klebfuge untersucht und ein autarkes Heizsystem für die Aushärtung entwickelt.
    Jahr: 2020
    Förderung: AiF-IGF
    Laufzeit: 01.02.2020 - 31.1.2022
  • Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit von nass geschweißten Offshore-Stählen
    Ziel des Forschungsprojektes ist es, valide Ermüdungsfestigkeitswerte für hyperbar nass geschweißte Offshore-Stähle zu ermitteln. Für die Abschätzung von möglichen Folgen einer schweißtechnischen Reparatur und die Berechnung der Restlebensdauer sind Festigkeitswerte als Datenbasis von hoher Bedeutung. Dabei soll neben dem Einfluss der Wassertiefen auch der Wasserstoffgehalt als möglicher Einfluss auf den Rissstart untersucht werden.
    Jahr: 2019
    Förderung: AiF
    Laufzeit: 01.12.2019 - 30.11.2021
  • Entwicklung eines Schneidventils zum Schalten von Suspensionen für das Wasserstrahlschneiden (VentiSus)
    Im Rahmen des vom BMWi geförderten Vorhabens „VentiSus“ wird ein Schneidkopf für das Wasserabrasivsuspensionsstrahlschneiden (WASS) entwickelt, der es ermöglicht den Schneidprozess durch einen Schaltvorgang zu unterbrechen und wieder zu starten ohne den gesamten Druckbehälter über den Schneidkopf leeren zu müssen. Bisher sind Schaltventile lediglich für andere Verfahrensvarianten, wie das Reinwasser- sowie das Wasserabrasivinjektorstrahlschneiden auf dem Markt verfügbar. Dadurch lassen sich verfahrensspezifische Vorteile der WASS Technik nicht auf kommerziell vertriebene Anlagen übertragen.
    Jahr: 2021
    Förderung: BMWI - WIPANO
    Laufzeit: 01.03.2021 - 01.02.2023
  • Modellierung und Untersuchung der Degradation von Hüllrohrmaterialien aus Zr-Legierungen durch Hydridbildungs- und Hydridverteilungsprozesse im Hinblick auf die Langzeitzwischenlagerung (KEK)
    Das Projekt MUDZ befasst sich mit Untersuchungen zum Reorientierungsverhalten von Zirkoniumhydriden in Folge verschiedener thermischer und mechanischer Lastzustände in Zircaloy-2, das als Hüllrohr in Brennstäben von Kernreaktoren zum Einsatz kommt. Hierdurch sollen Modellvorstellungen entwickelt werden, die eine Abschätzung des Hydridverhaltens in der längerfristigen Zwischen- und Endlagerung von abgebrannten Brennelementen ermöglichen.
    Jahr: 2017
    Förderung: BMWi
    Laufzeit: 12.2017-08.2021
  • Entwicklung von Halbzeugen mit optimierten Dämpfungseigenschaften auf Basis von pseudoelastischen eisenbasierten Formgedächtnislegierungen (FGL)
    Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Halbzeugen mit definierten Dämpfungseigenschaften für eine spätere Anwendung in Stützen-Träger-Verbindungen. Für die Untersuchungen soll aufgrund der vielversprechenden Eigenschaften aktueller Forschungsvorhaben die eisenbasierte FGL Fe36Mn8Al8,5Ni verwendet werden. Im Gegensatz zu FGL die auf Ni-Ti-, Cu- oder Co-Ni- basieren, weist Fe36Mn8Al8,5Ni zum Teil deutlich geringere Materialkosten auf und wegen der Analogie zu den bekannten Stahlwerkstoffen kann die bereits etablierte Anlagen und Prozesstechnik verwendet werden. Die bereits an monokristallinem Material erzielten Ergebnisse sollen auf polykristallines Material und praxisnahe Anwendungen überführt werden. Im besonderen Fokus der Untersuchung steht der Schweißprozess und der Einfluss auf die FGL-Eigenschaften mit vor- und nachgelagerter Wärmebehandlung.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG HA 5843/14-1 / und MA 1175/82-1
    Laufzeit: 01.09.2019 – 31.08.2021
  • Charakterisierung des Kriechverhaltens einer Nickelbasis-Superlegierung unter nicht-isothermen Bedingungen und Modifikation der Kriechlebensdauer mittels Stromimpulsbehandlung
    In diesem Projekt wird das Kriechverhalten der einkristallinen Nickelbasis-Superlegierung CMSX-4 untersucht. Dazu werden nicht-isotherme Zeitstandversuche durchgeführt, bei denen die Proben vergleichsweise hochfrequenten Temperaturänderungen unterzogen werden. Darüber hinaus werden die Proben mit Elektroimpulsen zwischenbehandelt. Die Impulse hoher Stromdichte wirken sich auf die Versetzungsanordnung sowie die lokale chemische Zusammensetzung und damit auf das Kriechverhalten aus.
    Jahr: 2021
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2021- 12/2023
  • Prüfkonzept zur Detektion von rissbehafteten Schweißnähten an Offshore-Strukturen unterhalb der Wasserlinie
    Mit dem übergeordneten Ziel der Energiewende ist zum langfristigen Betrieb von Offshore-Windenergieanlagen eine effiziente Zustandserfassung der Unterwasser-Gründungsstrukturen erforderlich. Definierte Aussagen über Fehlerlage und –Größe ermöglichen erst eine ressourceneffiziente Instandsetzung. Ziel ist daher die Entwicklung eines einheitlichen Prüfkonzepts zur empfindlichen Detektion von rissbehafteten Schweißnähten in allen Tiefenlagen an Offshore-Strukturen unterhalb der Wasserlinie. Die Realisierung erfolgt über eine Kombination aus der oberflächensensitiven Wirbelstrom- und der tiefensensitistiven Phased-Array-Ultraschallprüfung, integriert in einen für den Unterwassereinsatz geeigneten Prüfkopf. Innerhalb der Untersuchungen werden insbesondere das Detektionsvermögen und die Fehlerentdeckungswahrscheinlichkeit untersucht und bewertet.
    Jahr: 2020
    Förderung: AiF-IGF
    Laufzeit: 01.01.2020 – 31.12.2021
  • Untersuchung der Mikromechanismen des elektroplastischen Effekts in Magnesiumlegierungen mittels Elektronenmikroskopie
    Für Magnesiumlegierung ist die Nutzung des elektro-plastische Effektes besonders attraktiv, da hier aufgrund des hexagonal dichtest gepackten Gitters, d.h. der eingeschränkten Zahl der Gleitsysteme, eine schlechte Umformbarkeit bei Raumtemperatur vorliegt. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, die Mikromechanismen des elektro-plastischen Effektes am Beispiel von Reinmagnesium und Magnesiumlegierungen mittels elektronenmikroskopischer Methoden grundlegend zu verstehen.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 01/2020-12/2022
  • HyFunk - Experimentelle und numerische Untersuchungen zu lokal aufschäumbaren Strangpressprofilen für die additive Fertigung von hybriden Funktionsstrukturen
    Leichtbaukonzepte bieten vielversprechende Lösungsansätze für eine ressourceneffiziente und nachhaltige Entwicklung und Fertigung technischer Funktionsstrukturen. Eine erfolgversprechende Leichtbaustrategie liegt hierbei in der Zusammenführung unterschiedlicher Materialien zu integrierten hybriden Strukturen aus Metall, Kunststoff und ggf. Verstärkungsfasern. Durch die gezielte Kombination der spezifischen Materialeigenschaften können funktionsgerechte, gewichtsoptimierte und individualisierte hybride Funktionsstrukturen hergestellt werden.
    Jahr: 2020
    Förderung: DFG
    Laufzeit: 05/2020-04/2023

Medizintechnik

Robotik & Automatisierung

  • Automatisierte Spraykühlung von Schmiedebauteilen
    Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer automatisierten und bauteilunabhängigen Luft-Wasser-Spraykühlung im Anschluss an das Schmieden zur Reduzierung des Gesamtenergiebedarfs und der Gesamtprozessdauer. Hierzu wird eine inverse Prozessauslegung der Spraykühlung auf Basis numerischer Simulationen und experimenteller Validierungen der Gefügeumwandlung vorgenommen. Zusätzlich wird mit den Projektpartnern ein adaptives Handling sowie ein berührungsloses Temperaturmesssystem zur besseren Prozesskontrolle entwickelt.
    Jahr: 2021
    Förderung: AiF ZIM
    Laufzeit: 01.03.2021 - 31.08.2023

SFB Tailored Forming

  • Lokale Anpassung von Werkstoffeigenschaften an Umformrohlingen durch Auftragschweißen zur Erzeugung hybrider Bauteile
    Im Teilprojekt A4 des SFB 1153 gilt es lokale und belastungsfähige Eigenschaftsprofile an Umformrohlingen zu erzeugen. Dabei wird ein metallischer Zusatzwerkstoff auf Umformrohlingen mittels Auftragsschweißen aufgebracht. Der Zusatzwerkstoff ist entsprechend der vorgesehenen Belastungssituation des Rohlings angepasst. Weiterhin gilt es Zusatzwerkstoffe mit hohem Kohlenstoffäquivalent wie z.B. 100Cr6 zu verschweißen und mehrlagige Schichtsysteme zu erzeugen.
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG - SFB 1153 TP A4
    Laufzeit: 07/2019 – 06/2022
  • Ressourceneffiziente Produktionstechnik für Großwälzlager durch hybride Werkstoffsysteme
    Im Teilprojekt T1 bilden vier interdisziplinäre Entwicklungspartner eine Kooperation, um eine im SFB 1153 entwickelte Technologie zur schweißtechnischen Beschichtung von Lagerlaufbahnen für den industriellen Einsatz zu qualifizieren. Ziel ist, die Beschichtung von Lagern mit mehreren Metern Durchmesser wirtschaftlich zu ermöglichen. Beteiligt sind unter Anderem neben dem Institut für Werkstoffkunde noch das Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie, der Schweißtechnikausrüster Oscar Plt GmbH sowie die SKF GmbH, einer der weltweit führenden Hersteller von Wälzlagern.
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG - SFB 1153 TP T1
    Laufzeit: 07/2019-06/2022
  • Wärmebehandlung für belastungsangepasste Werkstoffeigenschaften von Tailored-Forming-Komponenten
    Das Teilprojekt A2 des SFB 1153 (Prozesskette zu Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile durch Tailored Forming) umfasst die Entwicklung von Wärmebehandlungsstrategien, um in den erzeugten Werkstoffverbunden lokale Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und Duktilität gezielt einzustellen. Zur Erhöhung der Lebensdauer der Werkstoffverbunde wird der Einfluss unterschiedlicher Wärmebehandlungen auf das Tailored-Forming-spezifische Ermüdungsverhalten untersucht.
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG - SFB 1153 TP A2
    Laufzeit: 07/2019-06/2023
  • Einfluss der lokalen Mikrostruktur auf die Umformbarkeit stranggepresster Werkstoffverbunde
    Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung von Verbundstrangpressverfahren für die Herstellung hybrider Halbzeuge für die Massivumformung. Einerseits sollen verschiedene Werkstoffkombinationen zu hybriden Hohlprofilen für eine Anwendung in der Tailored-Forming-Prozesskette zur Herstellung einer Lagerbuchse gefertigt werden. Andererseits soll ein Prozess entwickelt werden, der die Herstellung eines asymmetrisch verstärkten Halbzeugs für das Demonstrator-Bauteil „Querlenker“ ermöglicht.
    Jahr: 2019
    Förderung: DFG - SFB 1153 TP A1
    Laufzeit: 07/2019-06/2023

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