Institut für Werkstoffforschung
Simulation Werkstoffmechanik (Copyright Helmholtz-Zentrum Geesthacht)
Derzeit sind mehr als 160 Mitarbeiter in den 4 Geschäftsbereichen "Werkstoffmechanik", "Werkstoffphysik", "Werkstofftechnologie" und "Magnesium Innovations Center MagIC" beschäftigt.
Im Vordergrund der Werkstoffforschung steht die Gewichtsreduktion von Autos und Flugzeugen, um Energie einzusparen und den Kohlenstoffdioxid-Ausstoß zu senken. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Werkstoffe auf der Basis von Legierungen auf Magnesium- und Titanaluminidbasis und neuartige Fügeverfahren wie das Reibrührschweißen entwickelt.
Neben diesen ultraleichten Werkstoffen und innovativen Fügeverfahren für den Luft- und Straßenverkehr, werden auch
biologisch abbaubare Magnesium-Legierungen und Metallpulver-Spritzgussverfahren entwickelt und erforscht, um medizinische Bauteile wie Wirbelschrauben oder Stants herstellen zu können.
Für die Brennstoffzellen wird nach neuen Metallhydrid-Speichern geforscht, die einmal folgende Bedingungen erfüllen sollen:
eine durchgehend hohe Speicherdichte, moderate Betriebstemperaturen für Brennstoffzellen auf Polymerbasis, schnelle Lade- und Entladegeschwindigkeiten und niedrige Produktionskosten.
Anfang 2009 wurde ein neues Forschungsprojekt gestartet, dass umfangreiche Grundlagenforschung an Metallhydriden zum Ziel hat, bei denen Fluor einen kleinen Teil des Wasserstoffs ersetzt. Man nimmt dabei in Kauf, dass ein Teil der Speicherkapazität des Metallhydrids verloren geht, kann aber im Gegenzug bei viel niedrigeren Temperaturen arbeiten, was wiederum der Polymermembran zu Gute kommt.
Das Verhalten der neu entwickelten Werkstoffe wird interdisziplinär erforscht:
am FRM II in Garching bei München, unter Anwendung sehr intensiver Röntgenstrahlung - der so genannten Synchrotronstrahlung - an der Hochenergie-Werkstoffforschungs-Beamline HARWI II an der Außenstelle des Helmholtz-Zentrums am DESY in Hamburg. Der Blick in das Innere der Bauteile und Schweißnähte mithilfe tomografischer Verfahren durch Synchrotronstrahlung wird gerade auf dem DESY-Gelände am neuen Speicherring PETRA ausgeweitet.
Eine neue Laserschweißanlage wurde 2008 von Airbus übernommen. In der dafür eigens gebauten Halle auf dem Geesthachter Gelände kann jetzt auch das Schweißverhalten von großen Bauteilen erforscht werden.
Die 4 Geschäftsbereiche
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Werkstoffmechanik: Wie verhalten sich Werkstoffe und Schweißverbindungen unter mechanischer Beanspruchung. Zur Herstellung von Schweißverbindungen (Werkstoffkombinationen) kommen hier das Laser-, Reibrühr- und Diffusionsschweißen zur Anwendung. |
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Werkstoffphysik: Hier werden u.a. neuartige Titanaluminid- Legierungen als Leichtbauwerkstoffe für die Verwendung in Turbinen und Motoren entwickelt sowie geeignete Herstellverfahren für Gieß- und Umformtechnologien. Außerdem erfolgt in diesem Geschäftsbereich die Charakterisierung von Werkstoffen und magnetischen Materialien mit Hilfe von Neutronen und Synchrotronstrahlung. |
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Werkstofftechnologie: Der Geschäftsbereich erforscht u.a. nanokristalline Leichtmetallhydride oder das Metallpulverspritzgießverfahren für die Anwendung bei Bauteilen für die Medizintechnik. |
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MagIc Magnesium Innovations Center: Im MagIC erforschen Wissenschaftler die industrielle Nutzbarkeit des Leichtbau-Werkstoffs Magnesiums. Der Film der des HZGs gibt einen guten Einblick in die Forschungstätigkeit der Wissenschaftler. |
