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Werkstoffkunde und Ingenieurwesen bündeln ihre Kräfte, um die Welt des Verbundstoffdesigns zu verändern

Ein EU-finanziertes Projekt bringt Forscher aus Wissenschaft und Industrie zusammen, um Verbundmaterial für ressourcenschonende Anwendungen und umweltfreundliche Technologien zu entwickeln.

Industrielle Technologien

Das https://www.create-network.eu/ (CREATe-Network) -Projekt umfasst drei akademische und drei nicht-akademische Einrichtungen in Europa sowie acht akademische Partner außerhalb Europas. „Der Zweck dieses Netzwerkes besteht darin, das Fachwissen der akademischen und industriellen Netzwerkmitglieder im interdisziplinären Feld der Werkstoffkunde und Technik zusammen zu bringen, um dann neue Verbundmaterialien mit besseren Eigenschaften und besserer Leistung zu entwickeln“, erläutert Projektkoordinator Dr. Flavio Soldera. Ein genauerer Blick auf die Forschungsziele Die spezifischen Forschungsziele des Projekts verteilten sich auf vier Themen. Thema 1 befasste sich mit einer wesentlichen Verbesserung der Energiedichte von elektrischen Doppelschichtkondensatoren durch den Einsatz von Metalloxiden oder Nitriden im Nanobereich auf nanostrukturierten Kohlenstoffelektroden. Thema 2 und 3 konzentrierten sich auf die Entwicklung neuer Verbundmaterialien aus einer Metallmatrix mit verbessertem tribologischem Verhalten und einer besseren Widerstandsfähigkeit gegen Elektroerosion. Thema 4 befasste sich mit der Entwicklung neuartiger funktionell abgestufter Hartmetallverbundstoffe für beschichtete Schneidewerkzeuge mit besserem Verschleißschutz für anspruchsvolle Zerspanungsanwendungen in der Luftfahrt- und Automobilbranche. Endergebnisse Das Projekt entwickelte technische Lösungen, welche auf einem tiefgreifenden Verständnis der zugrunde liegenden Phänomene beruhen. „Das wird uns helfen, die Nutzung von Ressourcen und Rohstoffen zu verbessern, indem wir die Design- und Entwicklungsphase verbessern“, fügt Dr. Soldera hinzu. Die neuartigen Lösungen in den Bereichen der Energiespeicherung, der reibungsarmen Materialien, der elektrischen Kontakte und Schneidewerkzeuge haben in der Leistung unter üblichen Betriebsbedingungen sehr vielversprechende Ergebnisse gezeigt. „Prototypen wurden in allen vorgeschlagenen Forschungsbereichen erfolgreich entwickelt“, bestätigt Dr. Soldera. Im Projekt stellte sich heraus, dass neue Materialien auf Kohlenstoffbasis in Bezug auf Energiespeicherung eine verbesserte spezifische Energie und Leistung gegenüber herkömmlichen Materialien zeigen. Darüber hinaus, so stellt er fest, hat das Projekt ermittelt, dass „reibungsarme selbstschmierende Materialien durch die effiziente Verringerung des Abriebs und die verbesserte Energieeffizienz durch eine deutliche Reibungsverringerung zu einer besseren Lebensdauer führen“. Darüber hinaus vermeldet der Projektkoordinator: „Elektrische Kontakte erhöhten die Zuverlässigkeit durch effiziente Stromkreisunterbrechung und eine längere Lebensdauer.“ Für Schneidewerkzeuge konnte der Anwendungsbereich um schwer zerspanbare Metalle erweitert werden. „Wir haben auch eine längere Lebensdauer bei Zerspanungswerkzeugen nachgewiesen“, so Dr. Soldera. Neben den oben genannten Ergebnissen „hatte das Projekt einen wesentlichen wissenschaftlichen Einfluss, wie unsere Veröffentlichungen in namhaften Zeitschriften – derzeit 36, sowie die berufliche Entwicklung der 28 Jungforscher, die abgeordnet waren, zeigen“, bescheinigt Dr. Soldera. Fortschritte „Durch die Ausweitung der bereits bestehenden wissenschaftlichen Zusammenarbeit und die Pflege neuer Kooperationen konnten die Teilnehmer des Netzwerks neue gemeinsame Interessen finden und neue gemeinschaftliche Forschungslinien in Gang bringen“, erklärt Dr. Soldera. Die Projektteilnehmer, die Universität des Saarlandes, das Material Engineering Center Saarland, die Staatliche Universität Mar del Plata, die Universität São Paulo und das schwedische Unternehmen Sandvik Coromant, werden sich weiter mit dem Feld der funktionell abgestuften Verbundstoffe für Schneidewerkzeuge befassen. Außerdem ging aus der im Rahmen des CREATe-Network durchgeführten Arbeit ein brasilianisch-deutsches Kooperationsprojekt zwischen der Universität São Paulo und der Universität des Saarlandes im Bereich der fortschrittlichen Charakterisierung von eisen- und titanbasierten Materialien hervor. Die Universidad Católica del Uruguay und der Projektkoordinator, die Universität des Saarlandes, arbeiten nun gemeinsam an der Charakterisierung von Gusseisen, und diese Zusammenarbeit soll auch nach dem Ende des Projekts weitergehen.

Schlüsselbegriffe

CREATe-Network, Verbundmaterialien, Design, Ingenieurwesen, Schneidewerkzeuge, Eigenschaften und Leistung, akademisches und industrielles Netzwerk, Werkstoffkunde, Energiespeicherung

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