Dillinger Hütte fördert Materialforschung an der Saar-Uni mit knapp einer Million Euro

Gefügebild / Bildquelle: Dillinger Hütte

Die Dillinger Hütte will künftig mit der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der Universität des Saarlandes noch intensiver zusammenarbeiten. Dafür wird das Unternehmen gemeinsame Forschungsprojekte zum Thema Stahl mit knapp einer Million Euro in den kommenden drei Jahren fördern. Von Seiten der Universität sind drei Professoren der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik mit ihren Arbeitsgruppen an der strategischen Partnerschaft beteiligt. Die Dillinger Hütte will über die gemeinsame Forschungsarbeit die hohe Qualität ihrer Grobbleche aus Stahl, die unter anderem im Stahlbau, Maschinenbau, in Windkraftanlagen und der Offshore-Industrie zum Einsatz kommen, weiter verbessern.

Fundamente von Offshore-Windkraftanlagen und Erdöl-Bohrinseln sind ein Beispiel für Bauwerke, in denen weltweit die Hochleistungsstähle der Dillinger Hütte zum Einsatz kommen. Sie müssen enormen Belastungen standhalten, denn auf offener See sind sie tagtäglich gewaltigen Meeresströmungen, Windböen in Orkanstärke und aggressivem Salzwasser ausgesetzt. Die dort verwendeten Grobbleche aus Stahl müssen auch nach jahrelanger extremer Beanspruchung einen sicheren Betrieb der Anlagen gewährleisten. Sie müssen sehr fest sein, dürfen dabei aber nicht spröde und brüchig werden, so Dr. Bernd Münnich, Vorstand Technik der Dillinger Hütte. Schon bei der Herstellung der Spezialstähle müsse an vielen kleinen Stellschrauben gedreht werden, um die gewünschten Effekte zu erzielen.

Diesen komplizierten Prozess wollen wir von Seiten der Materialwissenschaft begleiten, um zum einen noch genauer zu verstehen, wie sich die inneren Strukturen der Grobbleche durch die einzelnen Produktionsschritte verändern. Denn nur so lassen sich mögliche Schwachstellen analysieren. Außerdem will Frank Mücklich, Professor für Funktionswerkstoffe der Universität des Saarlandes und sein Team Simulationsverfahren entwickeln, mit denen man noch besser vorhersagen kann, wie der Spezialstahl zusammengesetzt sein muss und wie man ihn behandeln sollte, um bestimmte Funktionen später zu erfüllen. Der Materialwissenschaftler, der auch das Steinbeis-Forschungszentrum für Werkstofftechnik (MECS) leitet, hat dafür zwei Professoren der Universität des Saarlandes mit ins Boot geholt: Stefan Diebels beschäftigt sich mit Fragestellungen der technischen Mechanik und Christian Motz ist für die experimentelle Methodik der Werkstoffwissenschaften zuständig. Mit Förderung der Dillinger Hütte wird jeder der drei Wissenschaftler künftig einen Doktoranden für jeweils drei Jahren beschäftigen können, um die Stahlforschung im Saarland voranzutreiben.

Um das oft komplexe Innenleben eines Materials besser verstehen zu können, haben die Wissenschaftler verschiedene Methoden entwickelt. Sie können nicht nur chemisch analysieren, welche Atome wo angeordnet sind, sondern sie veranschaulichen auch die Gitterstruktur der Kristalle und zeigen, welche Nanostrukturen daraus geformt werden. Dabei kommt auch das Labor für Atomsonden-Tomographie zum Einsatz, das es nur an wenigen Forschungseinrichtungen in Deutschland gibt, sowie weitere aufwändige zwei- und dreidimensionale Analysetechniken. Damit kann ein räumliches Computermodell erzeugt werden, das im passenden Maßstab die inneren Strukturen von Stahl abbildet. Es macht sichtbar, wie das Gefüge von Stahl, das sich aus Bereichen mit verschiedenen Kristallstrukturen zusammensetzt, durch den Produktionsprozess komplex geformt wird und warum Stahl etwa durch ein bestimmtes Walzverfahren andere Eigenschaften erhält.

In der Arbeitsgruppe von Christian Motz wird es darum gehen, durch mechanische Experimente mit den Werkstoffen herauszufinden, wie sich das Gefüge der Spezialstähle während der einzelnen Produktionsschritte verändert. Es soll untersucht werden, wie zum Beispiel Temperaturunterschiede bei der Verformung oder unterschiedliche Walztechniken die Festigkeit beeinflussen. Die Ergebnisse dieser experimentellen Untersuchungen werden den Forschern im Team von Stefan Diebels dabei helfen, theoretische physikalische Modelle zu entwickeln. Mit diesen soll man künftig einfacher vorhersagen können, wie das Gefüge eines Spezialstahls im Idealfall aussehen muss, damit zum Beispiel auch bei arktischen Bedingungen, also sehr tiefen Einsatztemperaturen, hervorragende Eigenschaften eingestellt werden können.

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