Mehrdimensionale und skalenübergreifende Werkstoffforschung

• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik ; Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb ; Kunststofftechnik ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 498129749

Die HTWK Leipzig hat seit Jahren einen Schwerpunkt im Bereich der Werkstoffforschung. Dabei standen bislang die Entwicklung innovativer Baustoffe sowie Materialien für Ingenieuranwendungen etwa in der Druck- und Verpackungstechnik im Vordergrund. In den letzten Jahren hat die HTWK die Werkstoffforschung durch gezielte Berufungen und die Gründung des Kompetenzzentrums für Werkstoffforschung weiter gestärkt, sodass werkstoffbezogene Forschungsthemen in großer Breite in verschiedenen Fakultäten verankert sind. Inzwischen konnten dadurch zahlreiche Forschungsprojekte initiiert werden, die v.a. auf die Entwicklung nachhaltiger, multifunktionaler Hochleistungswerkstoffe abzielen. Dazu zählen etwa europäische Vorhaben wie iClimaBuilt (Horizon 2020) oder das BMBF-Großforschungsprojekt „C³ - Carbon Concrete Composites“. Die Entwicklungen haben dazu geführt, dass in der Werkstoffforschung eine breit gefächerte Geräteinfrastruktur vorhanden ist, mit der eine konkurrenzfähige werkstofforientierte Forschung möglich ist. Mit dem breiteren Spektrum an Werkstoffen und gleichzeitig gestiegenen Entwicklungszielen gehen jedoch auch höhere Ansprüche an die Geräteinfrastruktur einher. Die Wettbewerbsfähigkeit der HTWK für erkenntnisorientierte Forschung soll daher durch die Beantragung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) und eines Computertomographen (CT) gezielt gestärkt werden. Beide Geräte ergänzen das vorhandene Methodenspektrum und ermöglichen für zahlreiche Werkstoffklassen eine skalenübergreifende mehrdimensionale Materialcharakterisierung.Mit Hilfe des REM erfolgt die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Gefüge, Mikrostruktur und den technisch relevanten Eigenschaften von Baustoffen, Metallen und Faserverbunden. Der CT ermöglicht dreidimensionale Mikrostrukturanalysen mit Auflösungen bis in den Submikrobereich und wird mit zwei in-situ-Prüfvorrichtungen ausgestattet. Im Bauwesen werden Projekte zu mineralisch gebundenen Baustoffen, zu Carbonbeton und zu Sandwichmaterialien für Nearly Zero Emission Buildings durch REM- und CT-Analysen gestärkt. Die Großgeräte werden dazu genutzt, die mikrostrukturbasierten Materialeigenschaften wie etwa die Dauerhaftigkeit zu erforschen. Auf dem Gebiet der metallischen Werkstoffe wird an nichtrostenden Stählen die Interaktion zwischen Gefüge, Wärmebehandlung, Verarbeitung und Korrosionsbeständigkeit erforscht. Es erfolgt eine REM-basierte hochauflösende Gefügecharakterisierung für die Beschreibung der Legierungselementverteilung im Gefüge zur Beeinflussung der Korrosionsbeständigkeit. Im Leichtbau werden die Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen multifunktionaler Leichtbauwerkstoffe, wie etwa strukturtragender Energiespeichermaterialien mittels CT, in-situ CT und REM analysiert. Zur Verstetigung wird die HTWK den forschungsorientierten Ausbau der Geräteausstattung durch zusätzliches Personal und weitere Finanzmittel sowie durch die Bereitstellung der notwendigen Räumlichkeiten und Umbaumaßnahmen unterstützen.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Micro Computertomograph für Materialforschung ; Rasterelektronenmikroskop
• Gerätegruppe: 4070 Spezielle Röntgengeräte für Materialanalyse, Strukturforschung und Werkstoff-Bestrahlung ; 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Robert Böhm
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Klaus Holschemacher; Professor Dr.-Ing. Paul Rosemann; Professor Dr.-Ing. Christian Wagner