Intelligente Werkstoffe: DFG fördert zukunftsweisendes Forschungsvorhaben
- Bild-Infos
- Download
Intelligente Werkstoffe: DFG fördert zukunftsweisendes Forschungsvorhaben
Neuartige Werkstoffe für den Maschinenbau und das Bauwesen stehen im Mittelpunkt einer neuen DFG-Forschungsgruppe der Universität Kassel und der TU Bergakademie Freiberg. In den kommenden vier Jahren erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Eisen-basierte Formgedächtnislegierungen mit gänzlich neuen Eigenschaften. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die Forschungsgruppe FOR 6001 mit rund vier Millionen Euro.
Formgedächtnislegierungen (FGL) sind Metalle, die sich auch nach einer starken Verformung an ihre ursprüngliche Struktur „erinnern“ und in ihre alte Form zurückkehren können. Zudem ist es möglich, weitergehende Effekte zu nutzen, sogar um Risse in bestehenden Strukturen zu schließen. FGL gehören seit Jahren zu den zentralen Forschungsschwerpunkten von Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf, dem Leiter des Fachgebiets Metallische Werkstoffe am Institut für Werkstofftechnik der Universität Kassel und Sprecher der Forschungsgruppe FOR 6001. Bekannte Anwendungsgebiete solcher Metalle reichen von der Medizintechnik, beispielsweise in Form von Stents und Zahnspangen, bis hin zu Aktoren in der Automobil- sowie Luft- und Raumfahrttechnik. Zudem werden sie bereits in ersten Ansätzen im Bauwesen zur Verstärkung bestehender Bauwerke eingesetzt.
Während die Forschung bisher meist nur eine einzelne Eigenschaft dieser Spezialmetalle nutzte, kombiniert das Verbundteam nun erstmals verschiedene Effekte. So entstehen neue Eisen-basierte Legierungen, die vielseitiger einsetzbar und deutlich langlebiger sind als bisherige Werkstoffe.
Entwicklung am Computer und Einsatz in der Industrie
Das Forschungsteam nutzt dafür Modelle, um die optimale Zusammensetzung der Metalle vorab am Computer zu berechnen. Diese werden dann im Anschluss direkt im Labormaßstab umgesetzt und über sogenannte Hochdurchsatzcharakterisierungsmethoden bewertet. Praktische Einsatzmöglichkeiten für die neuen Legierungen bieten sich vor allem im Bauwesen, etwa in Strukturen, die Gebäude für eine längere Nutzungsdauer ertüchtigen oder gegen Erschütterungen schützen.
„Mit der gezielten Kombination dieser Materialeigenschaften betreten wir technologisches Neuland“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf. „Durch die DFG-Förderung können wir die Brücke von der Grundlagenforschung im Labor direkt zu maßgeschneiderten Bauteilen für die Praxis schlagen.“
Blick in das Innere der Metalle
Um zu verstehen, wie die Legierungen im Detail reagieren, verknüpft das Projekt die Computermodelle mit hochpräzisen Messverfahren. Die Forschenden durchleuchten die Materialien mit Elektronenmikroskopen und Röntgenstrahlung, um ihre Struktur bis auf die Ebene einzelner Atome zu analysieren. Dass dieser Ansatz erfolgreich ist, zeigte das Kasseler und Freiberger Team erst kürzlich: So entschlüsselten die Wissenschaftler ein bislang unbekanntes Verformungsverhalten in diesen Legierungen.
Die Forschungsgruppe kann sich an beiden Universitäten auf ausgezeichnete Infrastruktur stützen. So wurde an der Universität Kassel in den vergangenen Jahren eine Reihe einzigartiger Geräte in Betrieb genommen, darunter ein Metall-3D-Drucker, der auch unter Verwendung von Künstlicher Intelligenz und einer der „hellsten“ Laborröntgenquellen der Welt arbeitet. Auf diesen Erkenntnissen bauen die Teams aus Kassel und Freiberg nun auf, um die Werkstoffe gezielt für spätere technische Anwendungen maßzuschneidern.
Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf
Fachgebiet Metallische Werkstoffe
Tel.: +49 561 804-7018
E-Mail: niendorf[at]uni-kassel[dot]de
------------------------------------ Ihr Ansprechpartner in der Pressestelle der Universität Kassel:
Sebastian Mense Universität Kassel Stabsstelle Kommunikation und Marketing Tel.: +49 561 804-1961 E-Mail: presse@uni-kassel.de www.uni-kassel.de
Expertendatenbank der Universität Kassel mit viel Fachwissen zu tagesaktuellen Themen.
------------------------------------
Die Universität Kassel hat rund 21.000 Studierende (Wintersemester). Sie versteht sich als eine Universität, an der Offenheit, Initiative, fächerübergreifendes und unkonventionelles Denken gewünscht und gefördert werden. Mehr als 300 Professuren sind in elf Fachbereichen (inkl. Kunsthochschule) organisiert. Zahlreiche neue Studiengänge entstehen derzeit, u.a. im Bereich der Nachhaltigen Transformationen. Alle Studiengänge: www.uni-kassel.de/go/studium