Forschungsschwerpunkte

Der Lehrstuhl für Neue Fertigungstechnologien und Werkstoffe (FUW) befasst sich mit der Materialentwicklung unter Berücksichtigung aller relevanten Fertigungsverfahren. Unsere Forschung wird dabei von verschiedenen Motiven angetrieben:

• Nachhaltigkeit: Wir streben einen ressourcenschonenden Umgang mit begrenzten Rohstoffen an, etwa durch Werkstoffsubstitution, verbesserten Rezykliereigenschaften oder die Verlängerung der Produktnutzungsdauer durch verbesserte Materialeigenschaften.
• Wirtschaftlichkeit: Durch gezielte Materialentwicklungen sollen Produkte effizienter und langlebiger (verbesserte tribo-mechanische oder chemische Eigenschaften) gestaltet werden.
• Neue Technologien: Wir erschließen mit unseren Materialentwicklungen neue Anwendungsbereiche, wie z.B. die additive Fertigung von Werkzeugstählen, um Werkstoffe für spezielle Technologien nutzbar zu machen.
• Optimierte Fertigungsverfahren: Optimierung der Fertigungstechnologien bzw. Anpassung der Fertigungsparameter um das Gefüge und somit die damit verbundenen Eigenschaften von Werkstoffen positiv zu beeinflussen.

Zur digitalen Materialentwicklung setzen wir computergestützte Methoden ein – beispielsweise Calphad, die Phasenfeldmethode, Diffusionssimulationen und die Dichtefunktionaltheorie. Diese ermöglichen es uns, den Grundzustand einzelner Phasen und thermodynamische Gleichgewichte zu berechnen sowie Gefügeveränderungen in Abhängigkeit von chemischer Zusammensetzung, Stoffmenge, Temperatur und Zeit detailliert zu modellieren. Die Simulationsergebnisse und Berechnungen gilt es jedoch stets durch Experimente zu validieren und anzupassen. Dazu kann auf eine moderne und umfangreiche Laborinfrastruktur zurückgegriffen werden, die die schmelzmetallurgische, pulvermetallurgische und additive Fertigung von Proben und deren metallkundliche Charakterisierung auf unterschiedlichen Größenskalen erlaubt. Bei den Untersuchungen geht es darum, den Zusammenhang zwischen der Möglichkeit zur gezielten Beeinflussung der Gefügeausbildung und den resultierenden Eigenschaften zu verstehen. Dieses Wissen soll nachfolgend genutzt werden, um optimale Werkstofflösungen für konkrete technologische Aufgabenstellungen abzuleiten.

Unsere Arbeiten umfassen sowohl die Grundlagenforschung – in der metallkundliche Zusammenhänge detailliert analysiert und beschrieben werden – als auch die anwendungsorientierte Forschung, in der diese Erkenntnisse in praxisrelevante Werkstofflösungen münden. Bei der anwendungsnahen Forschung orientieren wir uns oft an Fragestellungen industrieller Partner, die in direkt oder öffentlich finanzierten Projekten zusammen umgesetzt werden.

Forschungsfokus Werkstoffe: hochlegierte Stähle, Werkzeugstähle, verschleißbeständige Werkstoffe und Metallmatrix-Komposite (MMC), Ni-, Co- und Cr-Basiswerkstoffe, Kupferlegierungen

Forschungsfokus Fertigungsverfahren: Schmelz- und Pulvermetallurgie, Additive Fertigung, Schweißtechnik, Stoffeigenschaften Ändern (Wärmebehandlung), Beschichtungstechnologie