Neue Werkstoffe

Werkstoffe 10. 12. 2016
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– Trends in Werkstoff-, Oberflächen- und Fügetechnik

19. Werkstofftechnisches Kolloquium in Chemnitz

Am 16. und 17. März 2017 findet im Zen­tralen Hörsaalgebäude der Technischen Universität Chemnitz das 19. Werkstofftechnische Kolloquium (WTK) statt. Im Rahmen der traditionsreichen Veranstaltung werden aktuelle Forschungsergebnisse und Trends aus der Werkstoff-, Oberflächen- und Fügetechnik in Form von Vorträgen und Postern präsentiert und diskutiert. Veranstalter ist das Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik (IWW), vertreten durch die Professoren Thomas Lampke, Guntram Wagner und Martin F.-X.Wagner.

Die Themengebiete des 19. WTK umfassen folgende Bereiche:

  • Galvanische Metallabscheidung/Anodisieren
  • Thermische Beschichtungstechnik
  • Leichtbauwerkstoffe/Verbundwerkstoffe/Werkstoffverbunde
  • Fügen mit Schwerpunkt Solid State Verfahren
  • Additive Fertigung/Ultrafeinkörnige Materialien
  • Werkstoffprüfung/Ermüdung/Schädigung
  • Wärmebehandlung

Dabei werden sowohl grundlagen- als auch anwendungsorientierte Beiträge einem internationalen Fachpublikum präsentiert. Eingeleitet werden die Sessions durch Ple­narvorträge von geladenen Vortragenden.

Zum Thema Leichtbaustrukturen spricht Dr. Günther Lange von der TU Ilmenau, der sich mit der Herstellung, den Eigenschaften und Potenzialen aktueller Aluminiumschäume befasst. Nach seiner Überzeugung zeigt uns die Natur in zahlreichen Konzepten, wie das Thema Leichtbau mit einem zellularen Aufbau funktionieren kann. Die entsprechenden Strukturen von Pflanzen und Lebewesen weisen eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei minimalem Gewicht auf. Als Beispiele können ihmzufolge Knochen (Spongiosa), Bambus und Korallen genannt werden. Zusätzlich kann mit Hilfe einer zellularen Struktur eine gute Absorption mechanischer Energie realisiert werden, zum Beispiel bei der Schale von Pomelofrüchten. Die Natur zeigt in zahlreichen Konzepten, wie Leichtbau funktionieren kann. Zellulare offen- und geschlossen­porige Metalle bieten sich an, diese positiven Eigenschaften in technische Anwendungen zu übertragen.

In Bereichen der Verkehrstechnik (beispielsweise Schienenfahrzeuge, Luft- und Raumfahrt), insbesondere auch im Automobilbau, ist seit Jahren die Emissions­reduzierung beziehungsweise die Energieeinsparung oberstes Ziel. Eine Lösung können hier gewichtsoptimierte Werkstoffe­ und Werkstoffsysteme anbieten. Neben der Substitution von beispielsweise Stahlwerkstoffen durch Aluminium- und Magnesiumlegierungen können poröse Metalle, insbesondere offen- und geschlossenporige Aluminiumschäume, eine innovative Alternative sein. Metallschäume zeigen gegenüber Monomaterialien ein besseres Energie- und Dämpfungsvermögen sowie eine höhere spezifische Steifigkeit. Allerdings besitzen sie im Vergleich zum Vollmaterial­ geringere absolute Festigkeiten und zeigen­ eine stochastische Porenverteilung. Dadurch treten lokal unterschiedliche Materialkennwerte auf und eine FEM-Simulation zur Auslegung von Bauteilen wird erschwert. Das Einbringen von Partikeln oder Verstärkungsfasern (Glas-, Basalt- und Kohlenstofffasern) zu Aluminium-Matrix-Foam-Composites (AMFC) ist nach Meinung von Dr. Lange eine Möglichkeit zur Beseitigung der Nachteile. Abbildung 1 zeigt beispielsweise Presslinge der Pulverlegierung AlSi8Mg4 ohne Faserverstärkung, mit Kohlenstofffaserverstärkung und mit Basaltfaserverstärkung.

Abb. 1: Faserverstärkte Presslinge einer AlSi8Mg4 Pulverlegierung (von links nach rechts: unverstärkt, mit Kohlenstofffasern, mit Basaltfasern) (Quelle: TU Ilmenau, FG MWV)

 

Aus den faserverstärkten Presslingen mit einem Gewicht von etwa 50 g, einem Durchmesser von 35 mm und einer Höhe von 20 mm wurden faserverstärkte Aluminiumschäume mit einem Expansionsvolumen zwischen 300 % bis 400 % hergestellt.

Abbildung 2 zeigt einen glasfaserverstärkten Aluminiumschaum mit einer Expansionsrate von circa 400 %. Des Weiteren wird das Expansionsvolumen maßgeblich von der Größe und Geometrie der verwendeten Legierungspulver und auch von der im Aufschäumprozess vorliegenden Viskosität der Aluminiumschmelze beeinflusst, wie Dr. Lange im Rahmen des 19. WTK detailliert zeigen wird.

Abb. 2: Aluminiumschaumprobe mit Glasfasern, verstärkt mit 0,5 Gew.-% TiH2 und 2 Gew.-% GF (Quelle: TU Ilmenau, FG MWV)

 

Eine Liste aller eingeladenen Vortragenden ist auf der Website des WTK unter

www.wtk.tu-chemnitz.de

zu finden. Das vollständige wissenschaftliche Programm mit allen Vorträgen wird dort im Januar veröffentlicht. Posterbeiträge können noch bis zum 24. Februar 2017 angemeldet werden. Neben dem wissenschaftlichen Programm wird Referenten aus der Industrie die Möglichkeit geboten, in fünfminütigen Impulsvorträgen über ihre Produkte und Unternehmen zu informieren und sich als Aussteller an zentraler Position zu präsentieren.

Wie bereits im Vorjahr wird das Kolloquium durch einen Side-Event, den ELCH-Kurs Elektrochemisches Beschichten, thematisch erweitert. Der Weiterbildungskurs bietet aktuelles Wissen zur Galvanotechnik, die mit einem Marktanteil von 25 % eines der bedeutendsten industriellen Verfahren zur Veredlung und Funktionalisierung von Oberflächen ist. Dennoch ist das Angebot an grundlagenvermittelnder Literatur überschaubar, wobei interdisziplinäre Querschnittsthemen kaum Gegenstand der Betrachtung sind. Hier leistet der ELCH-Kurs der TU Chemnitz einen wertvollen Beitrag. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Vermittlung von praxisrelevantem Wissen unter Einbeziehung von mathematischen, elektrochemischen sowie chemischen und elektrotechnischen Methoden.

Das Ziel der jährlich stattfindenden Veranstaltungsreihe besteht im Erwerb neuesten Wissens und dem Vertiefen vorhandener Kenntnisse. Dies verhilft technischen Fach- und Führungskräften zu einer noch effektiveren Aufgabenerfüllung.

Die Kursteilnehmer erhalten eine Einführung zum galvanischen Beschichten, wobei auf die grundlegenden Prozesse an Anode und Kathode während der Legierungsabscheidung eingegangen wird. Der Fokus der weiteren Betrachtungen liegt auf Möglichkeiten zur Automation galvanischer Prozesse, einer neuartigen Elektrolytentwicklung und Badsteuerung, der Elektrolyt- und Schichtanalytik mittels moderner Charakterisierungsmethoden und dem Pulse Plating. Somit werden die Kursteilnehmer in die Lage versetzt, die für die Erhaltung der Wettbewerbsfähigkeit notwendigen Neu- und Weiterentwicklungen zu begleiten und zu gestalten. Ergänzend werden die Kursteilnehmer in experimentellen Arbeiten konventionelle und moderne Methoden zur Herstellung und Charakterisierung von Beschichtungen exemplarisch zur Anwendung bringen.

Kontakt

Martin Löbel, E-Mail wtk-iww@mb.tu-chemitz.de

 

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