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 4Mio.€.
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.
Das Forschungsteam nutzt dafür Modelle, um die beste Zusammensetzung der Metalle vorab am Computer zu berechnen. Diese werden dann im Anschluss direkt im Labormaßstab umgesetzt und über sogenannte Hochdurchsatzcharakterisierungsmethoden bewertet.
„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.“
Um zu verstehen, wie die Legierungen im Detail reagieren, verknüpft das Projekt die Computermodelle mit präzisen Messverfahren. Die Forschenden durchleuchten die Materialien mit Elektronenmikroskopen und Röntgenstrahlung, um ihre Struktur bis auf die Ebene einzelner Atome zu analysieren.
