Materialauswahl

Das Fraunhofer-Zentrum HTL berät Kunden bei der Auswahl der für ein geplantes Produkt oder einen Herstellprozess optimalen Werkstoffe. Neben der Zusammensetzung wird dabei auch die Materialstruktur berücksichtigt. Die Materialanforderungen werden – soweit nicht bekannt – aus Einsatzanalysen am geplanten Bauteil abgeleitet. Auch die Prozessanforderungen und Kostenaspekte werden bei der Materialauswahl berücksichtigt. Je nach Bedarf werden hierzu Studien, Simulationsrechnungen oder Modellexperimente durchgeführt.

Optimierung der Materialauswahl
Ashby-Plot zur Materialselektion
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Beispiel für Ashby-Plot zur Materialselektion (erzeugt mit CES Selector 2014)

Bei komplexen Anforderungen werden Materialindices (vgl. Raether, F.: Ceramics Facing Competition with other Materials, Ceramic Applications, 4/2016) verwendet, um eine optimale Materialauswahl unter bereits verfügbaren Werkstoffen zu treffen. Deren Materialeigenschaften werden speziellen Datenbanken entnommen. Für den Fall, dass Materialdaten – insbesondere bei hohen Einsatztemperaturen – nicht in ausreichender Qualität zur Verfügung stehen, können diese am HTL gemessen werden.

Die Beständigkeit der ausgewählten Materialien im Einsatz bzw. bei der Herstellung kann mit thermodynamischen Methoden untersucht werden. Das HTL verfügt dazu über leistungsfähige Datenbanken (FACTSAGE) und langjährige Expertise. Spezielle KI-Algorithmen werden entwickelt, um fehlende Daten zu ergänzen. Außerdem können hierzu auch Modellexperimente durchgeführt werden.

Das Potential mehrphasiger Keramiken kann durch ein Design der Mikrostruktur deutlich erweitert werden. Das HTL verfügt über validierte Verfahren zur Vorhersage der Materialeigenschaften von Keramiken – auch bei komplizierter Mikrostruktur. Es entwickelt sogenannte Top-Down-Verfahren, mit denen die optimale Zusammensetzung und das bevorzugte Gefüge der Keramik aus den geforderten Materialeigenschaften abgeleitet werden können. Bei Bedarf werden Anwender-Apps entwickelt, mit denen Keramikhersteller dieses Top-Down-Design für ein spezielles System selbst durchführen können. Auf Kundenwunsch können entsprechende Keramiken auch am HTL hergestellt werden (vgl. Keramik/CMC).

Leistungsangebot:

  • Beratung von Kunden bei der gezielten Auswahl von Materialien
  • Durchführung von Datenbank- und Literaturrecherchen
  • Materialauswahl mit Hilfe von Materialindizes
  • Messung von Materialeigenschaften
  • Analyse der thermodynamischen Stabilität
  • Durchführung von Modellexperimenten
  • Materialdesign von keramischen Werkstoffen
  • Entwicklung von Anwender-Apps zum Design mehrphasiger Keramiken

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