Pulvermetallurgische Werkstoffe

Das Sintern ist eine uralte Technik, die von der Menscheit noch in der Altsteinzeit entdeckt wurde. Natürlich vorkommender Ton enthält sehr feine, mineralische Bestandteile ("Sandkörner im Mikrometer- und Submikrometerbereich") die durch das enthaltene Wasser gebunden und damit geformt werden können. Nach dem Trocknen kommt der sog. "Grünling" ins Feuer und wird gebrannt. So entstehen Tongefäße, wie man das evtl. auch von der Schule kennt.

Heute wird nicht nur Ton gesintert: es gibt auch Hochleistungskeramiken mit genau definierten Zusammensetzungen für spezielle Anwendungen oder metallische Teile, die aus Metallpulvern erst in bestimmte Formen gepresst und dann gesintert werden: z.B. als Zahnräder im Antriebsstrang eines PKWs. Diesen Bereich der Werkstofftechnik nennt man dann Pulvermetallurgie.

Seit etwa 2010 hat man für Metalle und Keramiken additive Fertigungsverfahren entwickelt: den sogenannten 3D-Druck. So kann man nicht nur Kunststoffe verarbeiten sondern auch Metalle. Während man jedoch einen 3D-Drucker für Kunststoffe schon für einige 100€ im Elektronikfachmarkt kaufen kann, kosten 3D-Drucker für Metalle (Laserstrahl-Schmelzen bzw. Elektronenstrahl/Laserstrahl-Sintern) einige 100.000€. Hier sind einige deutsche Firmen führend in der Entwicklung. 

Traditionelle Verfahren der Metallverarbeitung sind oft "subtraktiv" (= abtragend): z.B. bei der Zerspanung. Oder Metalle werden "umgeformt" (= gebogen). Oft müssen dazu aufwendig Werkzeugmaschienen hergestellt werden. Deswegen wird der 3D-Druck oft auch zum "Rapid Prototyping" genutzt. Heute werden jedoch auch schon viele Kleinserien durch additive Fertigung hergestellt.

Wir wollen verstehen, wie Fertigungsverfahren (Trocknen, Sintern) sich auf die Mikrostruktur (das Innere) des Werkstoffs und damit auf seine Eigenschaften (z.B. seine Festigkeit) auswirkt. Dazu untersuchen wir Probenmaterial - z.T. in Kooperation mit Firmen - mit verschiedenen Methoden.