Porenstruktur
Offene und geschlossene Zellen
Porengröße, -form und -verteilung prägen das Eigenschaftsprofil.
Im Mittelpunkt steht das Zusammenspiel von zellularer Struktur und den inhärenten Eigenschaften des jeweiligen Werkstoffs.
Fachausschuss
Zellulare Werkstoffe
Porenstruktur und Werkstoff gezielt verbinden.
Zellulare Strukturen gezielt entwickeln – von Herstellung und Funktionalisierung bis zu Charakterisierung, Modellierung und anwendungsrelevanter Prüfung.
Mitglieder79
Gründungsjahr2010
MandantDGM e.V.
Leitung
PD Dr.-Ing. habil. Tobias Fey
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Fachliche Schwerpunkte
Herstellung
Reproduzierbare Zellstrukturen
Herstellprozesse sollen homogene Zellen und Poren auf unterschiedlichen Größenskalen ermöglichen.
Behandelt werden neue Herstellverfahren sowie endformnahe und serientaugliche Prozesse für zellulare Werkstoffe.
Charakterisierung
Porosität erfassen und modellieren
Struktur und Funktion müssen zuverlässig beschrieben und bewertet werden.
Charakterisierung, Simulation und Modellbildung dienen dazu, die Entstehung, Rolle und Wirkung von Porosität besser zu verstehen.
Funktionalisierung
Mehrfunktionale Werkstoffe
Funktionen entstehen aus Struktur, Werkstoff und dem Zusammenspiel verschiedener Komponenten.
Der Fachausschuss befasst sich mit Strategien zur Funktionalisierung zellularer Werkstoffe und mit den Wechselwirkungen in Multimaterial-Zusammensetzungen.
Leichtbau, Energie- und Umwelttechnik
Im Leichtbau sowie im Maschinen-, Anlagen- und Gerätebau können zellulare Werkstoffe Eigenschaftskombinationen bereitstellen, die aus der Verbindung von Werkstoff und Porenstruktur entstehen. Auch Energie- und Umwelttechnik gehören zu den betrachteten Anwendungsfeldern.
Für Wärmespeicherung und Wärmerückgewinnung sind Oberflächenfunktionalisierung, einstellbare thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie ein geringer Druckverlust bei Durchströmung von Bedeutung. Bei der Filtration von Metallschmelzen stehen aktive und reaktive keramische Filter mit hoher Oberflächenfunktionalität und Hochtemperaturstabilität im Fokus. Für die Gebäudeisolation bieten zellulare Werkstoffe mit integrierten Wärmereflektoren weitere Ansätze.
Vom Strukturverständnis zur Anwendung
Für die Integration zellularer Werkstoffe in neue Anwendungen müssen die Funktionsweise komplexer Verbund- und maßgeschneiderter Mikrostrukturen sowie anwendungsspezifisches Grenz- und Oberflächendesign verstanden werden. Hinzu kommen Fragen zu Haftung, Korrosion, Versagen und dem Werkstoffverhalten unter mehrachsigen Spannungszuständen. Auch auxetische und nanozellulare Werkstoffe gehören zu diesem Spektrum.
Die Entwicklung umfasst Prozesse für homogenere und reproduzierbare Zellstrukturen, die Erzeugung von Poren unterschiedlicher Größenskalen in einem Werkstoff sowie Strategien für die Funktionalisierung. Weitere Themen sind serientaugliche endformnahe Fertigung, präzise Bearbeitung und die Partikelschaumtechnologie.
Der Austausch über Werkstoffklassen hinweg verbindet Wissenschaft und Anwendung und schafft die fachliche Grundlage für gemeinsame Forschungsprojekte.
Zellulare Werkstoffe weisen einen hohen Anteil offener oder geschlossener Poren unterschiedlicher Form und Größe auf. Im Zusammenspiel mit den inhärenten Werkstoffeigenschaften entstehen Eigenschaftskombinationen, die mit kompakten Werkstoffen nicht erreichbar sind. Dies gilt besonders für komplexe Multimaterial-Zusammensetzungen.
Anwendungsfelder liegen im Leichtbau, im Maschinen-, Anlagen- und Gerätebau sowie in der Energie- und Umwelttechnik. Für Wärmespeicherung und Wärmerückgewinnung sind die funktionalisierbare Oberfläche, einstellbare thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie ein geringer Druckverlust bei Durchströmung relevante Merkmale. Weitere Ansatzpunkte bieten keramische Filter für Metallschmelzen und zellulare Werkstoffe mit integrierten Wärmereflektoren für die Gebäudeisolation.
Für neue Anwendungen müssen Funktion und Versagen komplexer Verbund- und maßgeschneiderter Mikrostrukturen verstanden werden. Dazu gehören Grenz- und Oberflächendesign, Haftung, Korrosion, Versagensmechanismen und das Verhalten unter mehrachsigen Spannungszuständen. Ebenso wichtig sind reproduzierbare Zellstrukturen, Poren auf unterschiedlichen Größenskalen sowie serientaugliche Herstell- und Bearbeitungsprozesse.