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Millionenförderung für innovatives Projekt in der Werkstoffkunde

Millionenförderung für innovatives Projekt in der Werkstoffkunde

© IW
Am IW wird mittels Ionenfeinstrahl in einer NiTi-Legierung eine freigestellte Mikro-Zugprobe hergestellt, und es werden dreieckige Poren eingebracht. Diese sorgen bei Zugbelastung für eine örtliche Stabilisierung des Umwandlungsvorgangs.

DFG fördert Forschungsansatz zur Lebensdauerverlängerung von Formgedächtnislegierungen / große Bedeutung für Medizintechnik, Robotik, Luft- und Raumfahrt

Neues Reinhart Koselleck-Projekt im Maschinenbau an der LUH: Prof. Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier, Leiter des Instituts für Werkstoffkunde (IW), erhält die renommierte Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Höhe von einer Million Euro. Mit dieser Förderlinie unterstützt die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) außergewöhnlich innovative Forschungsprojekte, die über fünf Jahre hinweg neue wissenschaftliche Wege erschließen sollen. Das Projekt „Polygon Empowered Stress-Control (POEMS): Neuartiges Wirkkonzept zur produktionstechnischen Realisierung selektiv gradierter Formgedächtnislegierungen“ ist das erste bewilligte Projekt an der Leibniz Universität Hannover im Rahmen der Koselleck-Förderung.

Im Mittelpunkt des Projekts stehen innovative Ansätze, die Funktionsstabilität und Lebensdauer von so genannten Formgedächtnislegierungen deutlich zu erhöhen. Diese Materialien besitzen ein außergewöhnliches Potenzial: Sie können sich stark verformen und anschließend in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Dadurch sind sie etwa in der Medizintechnik, der Robotik oder der Luft- und Raumfahrt von großer Bedeutung. In der praktischen Anwendung tritt jedoch ein zentrales Problem auf: Die Materialien verlieren bei wiederholter Beanspruchung häufig schnell ihre Leistungsfähigkeit. Diese so genannte funktionale Ermüdung begrenzt daher aktuell viele technische Einsatzmöglichkeiten.

„Bisherige Lösungswege verändern die Materialzusammensetzung oder die Mikrostruktur. Das kann unerwünschte Nebenwirkungen haben, etwa verschobene Einsatztemperaturen oder geringere Verformbarkeit, und erfordert oft die aufwendige Entwicklung neuer Werkstoffe“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier. Der hochinnovative Ansatz des neuen Projekts setzt stattdessen bei der Herstellung an. In den Werkstoff sollen gezielt winzige, polygonale Muster eingebracht werden. Diese nanoskaligen Strukturen wirken wie Leitlinien im Inneren des Werkstoffs. Sie steuern, wo und wie der für diese Legierungen typische innere Strukturwechsel abläuft, und sollen ihn räumlich stabilisieren. Damit wäre der Weg geebnet, die funktionale Ermüdung deutlich zu verlangsamen.

Gelingt dieser produktionstechnische Ansatz, wäre ein echter Paradigmenwechsel möglich. Formgedächtnislegierungen könnten funktional stabiler und lokal abgestuft einstellbar werden, ohne dabei neue Legierungen entwickeln zu müssen. Das eröffnet Perspektiven für robustere Aktoren und intelligente Bauteile in vielen Anwendungen, von präzisen Mikroantrieben bis zu adaptiven Strukturen in der Industrie.