Werkstoffdesign

Nach Auswertung und Berücksichtigung Ihres Anforderungsprofils startet unser Materialdesign mit der Berechnung des thermodynamischen Zustandes von Legierungssystemen durch Nutzung von Thermo-Calc Software zur Vorhersage von:

• Phasendiagrammen sowie den Anteilen und der Zusammensetzungen der einzelnen Phasen
  
• Umwandlungstemperaturen und Löslichkeitsgrenzen
  
• Physikalischen Eigenschaften.

Aus diesen Vorhersagen werden im nächsten Schritt mit unserem Erfahrungswissen, unter Nutzung empirischer Zusammenhänge und im zunehmenden Maße auch durch Anwendung von KI-Methoden, Vorhersagen zum Eigenschaftsprofil und zur Eignung der vorgeschlagenen Materialzusammensetzung abgeleitet. Interessant erscheinende Materialkombinationen werden im letzten Schritt experimentell validiert. Dazu nutzen wir zur Materialsynthese selbstentwickelte Systemtechnik und Methodik zum Laserauftragschweißen. Damit können wir wahlweise bis zu acht verschiedene Pulver und Drähte mit unterschiedlicher Zusammensetzung (reine Elemente oder Vorlegierungen) in-situ mischen und damit definierte Legierungszusammensetzungen oder -variationen effizient und reproduzierbar in gradierten Stegproben auftragen. Typischerweise kann jede dieser Stegproben bis zu sechs Legierungszusammensetzungen enthalten. Diese können abschließend zeitsparend hinsichtlich ihrer Struktur und Eigenschaften analysiert werden. Falls erforderlich und zur Berücksichtigung von Aspekten der Verarbeitbarkeit, Kosten oder Nachhaltigkeit kann in weiteren Iterationsstufen das Werkstoffdesign nach Ihren Wünschen verfeinert werden. 

Bei unserem Angebot zum Materialdesign liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Entwicklung von neuartigen Hochleistungswerkstoffen und Beschichtungen für den Einsatz unter extremen Umgebungsbedingungen. Unter extremen Bedingungen verstehen wir u. a. sehr hohe oder tiefe Temperaturen, oxidative sowie korrosive Umgebungsbedingungen, hohe statische und zyklische Belastungen wie auch hohe tribologische Beanspruchungen. Wir unterstützen Sie bei der Adaption hochfester Stähle, Aluminum-, Titan- und Nickelwerkstoffen an moderne Fertigungsprozesse, wie z. B. dem 3D-Druck, dem Laserauftragschweißen oder dem Thermischen Spritzen. Nutzen Sie unsere Expertise weiterhin bei der Entwicklung neuer Werkstoffe und Prozesse für eine nachhaltige Mobilität und Energieerzeugung. Wir entwickeln beispielsweise innovative Ideen für neue Lagerwerkstoffe von Windenergieanlagen und Schiffsantrieben sowie Werkstofflösungen für Turbinen, alternative Treibstoffe wie z. B. Wasserstoff nutzen. Dabei berücksichtigen wir auch neueste Werkstoffkonzepte wie z. B. das der sogenannten Hochentropielegierungen.

Nachhaltigkeitsaspekte sind für aktuelle und zukünftige Materialentwicklungen von übergeordneter Bedeutung. Unser Angebot zu einem prozessangepassten Materialdesign umfasst deshalb die konsequente Berücksichtigung von Gesichtspunkten der Energie- und Materialeffizienz bei der Synthese und Verarbeitung, der Materialkritikalität und Umweltverträglichkeit oder der Recyclingfähigkeit. Wir bieten Lösungen für den teilweisen oder sogar vollständigen Ersatz von kritischen Legierungsbestandteilen wie z. B. Kobalt oder Wolfram. Weiterhin arbeiten wir an der Entwicklung »zusammensetzungstoleranter« Werkstoffe und Beschichtungen, die eine Nutzung von rezykliertem Rohmaterial und Feedstock erlauben.