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Hochbelastete Motorenteile, die fast ohne Schmierstoffe auskommen, ultrafeinkörnige Bleche und Drähte, die besonders fest und trotzdem gut formbar sind und Lötfolien, die Bauteile besonders schonend fügen. Der Sächsische Spitzentechnologiecluster „ECEMP – European Centre for Emerging Materials and Processes Dresden“ stellt auf der Nanofair 2012, am 12. und 13. Juni, im Kongresszentrum Dresden seine Nanotechnologieprojekte vor.
Von hochfesten Werkstoffen und verschleißfesten Motorenteilen
Bei den von Forschern im ECEMP-Teilprojekt NanoWearJoin entwickelten Lötfolien reicht ein Funke oder Laserpuls aus, um Bauteile in Bruchteilen von Sekunden schonend zu verbinden. Eine großflächige Erwärmung der Bauteile, die immer auch zu einer Störung des Ausgangsgefüges führt, ist dadurch nicht mehr notwendig. Die Lötfolien, sogenannte Reaktivmultischichten (RMS), sind aus Schichtstapeln von hunderten, manchmal bis zu einigen tausend nur wenige Nanometer dicken Einzelschichten zusammengesetzt. Durch die Zündung kommt es zur Ausbildung einer fortschreitenden Reaktionsfront, die eine hohe Wärmemenge freigesetzt. Der Vorgang läuft so schnell ab, dass das Bauteil selbst dabei kaum erwärmt wird. Regelmäßige Vorführungen am Stand veranschaulichen dies.
Reibung bedeutet Verschleiß und damit Energieverlust, und für Fahrzeuge geht das immer mit einem höheren Spritverbrauch einher. Das gilt sowohl für den Rollwiderstand der Reifen auf der Straße als auch für alle beweglichen Motorenteile. Die Wissenschaftler des ECEMP-Teilprojektes CarbFuncCoat entwickeln nanoskalig strukturierte, selbstschmierende Kohlenstoffschichten, um die Reibungsverluste bewegter Motorenteile deutlich zu minimieren und diese verschleißfester zu machen. Die Schichten bleiben auch unter den hohen Belastungen im Fahrzeugmotor stabil und minimieren den Spritverbrauch und damit den CO2-Ausstoß deutlich. Würden alle in Frage kommenden Motorenteile wie Kolbenringe, Nockenwelle, Kolbenbolzen mit derartigen Schichten versehen, könnte das zu einer Verminderung der CO2-Emission zwischen fünf und zehn Prozent führen.
Im ECEMP-Teilprojekt HSMetComp nutzen Forscher den Umstand, dass eine feinere Körnung in der Regel auch eine höhere Festigkeit von Materialien zur Folge hat. Durch starkes Umformen von beispielsweise Titan/Niob/Aluminium-Kompositstangen stellen sie Drähte her, die bereits eine feinere Körnung haben als ihr Ausgangsgefüge. Die so entstandenen Drähte lassen sich teilen und abermals zu Stangen zusammenfügen. Formt man diese Stangen erneut um, führt das zu einem noch feineren Gefüge. Auf ganz ähnliche Weise stellen die Wissenschaftler Titan/Aluminium-Bleche her, die sie wiederholt walzen und stapeln. Durch mehrmaliges Wiederholen des Vorgangs, entste-hen Drähte und Bleche mit einer spezifischen Festigkeit, die vergleichbar ist mit der von reinem Titan oder dessen Legierungen. Durch ihren sehr hohen Aluminiumanteil von fast 40 Prozent sind die Kompositwerkstoffe aber noch einmal deutlich leichter.
ECEMP – Vom Atom zum komplexen Bauteil
Das „ECEMP – European Centre for Emerging Materials and Processes Dresden“ ist ein Sächsischer Spitzentechnologiecluster. Die Wissenschaftler im ECEMP entwickeln Mehrkomponentenwerkstoffe mit den zugehörigen Technologien für die drei Zukunftsfelder Energietechnik, Umwelttechnik und Leichtbau. Die verwendeten Materialien gehören zu den drei Werkstoffklassen: metallisch (Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan), nichtmetallisch-organisch (Kunststoffe, Naturstoffe) und nichtmetal¬lisch-anorganisch (Keramik, Glas).
Das ECEMP umfasst 14 Teilprojekte, an denen 40 Professuren der TU Dresden, der HTW Dresden sowie der TU Bergakademie Freiberg beteiligt sind und nutzt wesentlich deren interdisziplinäre Verknüpfung von Natur- und Ingenieurwissenschaften. Das ECEMP wird finanziert aus Mitteln der Europäischen Union (EFRE) und des Freistaates Sachsen.
Informationen für Journalisten:
ECEMP-Sprecher: Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. Werner A. Hufenbach
Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik
Tel. +49 (0)351 463-38142, Fax +49 (0)351 463-38143
Mail: ilk@ilk.mw.tu-dresden.de
ECEMP-Pressestelle: Dr. Silke Ottow
Tel. +49 (0)351 463-38447, Fax +49 (0)351 463-38449
silke.ottow@ecemp.tu-dresden.de
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