Mikro, Makro & und mitten ins Geschehen

Nachdem ich schon einige erste Eindrücke über den SFB auf der Website sammeln konnte, ist es nun an der Zeit mitten ins Geschehen zu springen und das erste Interview zu führen. Deshalb habe ich einen Termin mit dem Projektleiter aus dem TP U01, Nils Ellendt, vereinbart, der auch Geschäftsführer des SFBs 1232 ist. Der perfekte erste Interviewpartner.

Nils Ellendt beantwortet Emilias Fragen

Da ich so viel Neues gelernt habe, werde ich das Interview in mehrere Beiträge aufteilen. Los geht’s!

Natürlich wollte ich zuerst wissen, wie genau die Probenherstellung im Teilprojekt Urformung aussieht und wie die Proben danach weiterverarbeitet werden. Und am Ende hatte ich das Gefühl alles sehr gut verstanden zu haben, nachdem Nils Ellendt es mir erklärt hatte.

Im Teilprojekt U01 mit dem Namen „Erzeugung sphärischer Mikroproben durch Zertropfen“ arbeitet Saeedeh Imani und stellt kleine Kugeln her, die sogenannten Mikroproben. Diese werden direkt aus der Schmelze hergestellt, das heißt, man muss das Material erst flüssig machen in einem kleinen Behälter, ungefähr so groß wie ein Eierbecher. Dann wird oben ein kleiner, klar definierter Druckstoß draufgegeben. Unten bildet sich dann genau ein Tropfen, der mit Hilfe einer kleinen Düse rausgedrückt wird. Diesen Vorgang nennt man „Zertropfen“.
Der Tropfen fällt anschließend in einem Turm etwa 6 Meter tief und erstarrt währenddessen, deshalb heißt dieser Vorgang „Tropfenerstarrung“.  Unten kann man dann das, was als kleiner Tropfen gebildet wurde als kleine Kugel einsammeln.

Selbstverständlich war es mir auch wichtig zu erfahren, wie die anderen Teilprojekte im Projektbereich U daran anknüpfen. Ich war überrascht zu erfahren, dass die einzelnen Projekte im Projektbereich U einen großen Produktionsprozess bilden.
In den Teilprojekten U01 und U02 („Laser-Tieflegieren zur Einstellung fein abgestufter Legierungszustände“) werden zunächst die Proben hergestellt. Dabei handelt es sich um zwei alternative Verfahren, denn U02 stellt die Proben auf eine andere Art und Weise her, die dann auch auf andere Charakteristika getestet werden können. Einfach ausgedrückt wird im TP U02 auf eine Metallplatte eine Schicht aufgebracht und anschließend wird mit einem Laser durch beide Materialien hindurch geschmolzen, sodass man einen kleinen Schmelzepool hat, der mit dem Laser noch durchgerührt wird. Je nachdem, welche Schicht vorher aufgebracht wurde, bildet sich eine andere Materialmischung. Ganz genau zeigt das der Film über Konstantin Vetter, der im Teilprojekt U02 arbeitet. So lassen sich ganz viele kleine Proben mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung herstellen. Je nachdem, wie tief man in das Material lasert, verändern sich nämlich die Legierungszusammen-setzungen. Im TP U01 dagegen geht es darum möglichst viele Mikroproben mit der gleichen Zusammensetzung entstehen zu lassen.

U03 und U04 färben anschließend die Proben thermisch bzw. mechanisch ein. Wichtig dabei ist jedoch, dass jede Urformung die Proben in gewissermaßen schon einfärbt, einen farblosen Zustand gibt es dementsprechend nicht.

Im Teilprojekt U03, namens „Thermische und Thermomechanische Wärmebehandlung“ wird eine Wärmebehandlung vorgenommen. Das bedeutet, man schiebt die Kugeln nach dem Experiment in einen Ofen, wo sie auf eine definierte Temperatur aufgeheizt werden. Anschließend werden die Kugeln abgeschreckt. Danach kann man den Vorgang wiederholen, diesmal jedoch bei einem anderen Temperaturniveau. Beispielsweise bei dem Stahl 100Cr6 (Eisen mit 1% Kohlenstoff und 1,5% Chrom) werden die Kugeln nach dem Einfärben sehr hart, aber auch spröde. Das sind typische Material-eigenschaften, die für viele Anwendungen nachteilig sein können. Ein Teil dieser Sprödheit kann jedoch abgebaut werden, indem man die Kugeln wieder aufheizt. Je nachdem, welche Eigenschaften das Material später haben soll, ergeben sich so unterschiedliche Anforderungsprofile. In der Regel werden alle Proben wärmebehandelt, um sie besser vergleichbar zu machen, sie also auf einen Standard zu bringen. In Zukunft sollen in U03 auch thermo-mechanische Umformungen passieren. Während man das Material erhitzt, wird gleichzeitig eine Verformung aufgebracht.

Beim Teilprojekt U04 „Nutzung mechanischer Prozesswirkungen zur stufenlosen Einfärbung durch mechanische Festigungsverfahren“ werden die Proben im Gegensatz dazu mechanisch eingefärbt. Das bedeutet, dass die Kugeln platt gewalzt werden oder gegen eine Wand geschossen werden, um sie abzuflachen. So kann man die Bestandteile der Kugeln, also deren Mikrostruktur, verändern und z.B. durch eine anschließende Wärmebehandlung wieder etwas Neues zu zaubern.

Fortsetzung folgt…

Bildquellen

  • Nils Ellendt beantwortet Emilias Fragen: Nils Ellendt / SFB 1232
  • Ein Blick in den Tropfengenerator: Nils Ellendt / SFB1232

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