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SteelCell - Multifunktionelle ultraleichte zellulare Stahlnetzwerke

Abschlussbericht. Laufzeit: 01.03.2008 - 31.08.2011
 
: Standke, G.; Kopejzny, D.; Lorenz, N.; Einsiedel, A.; Adler, J.; Füssel, A.; Luthardt, F.
: Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme -IKTS-, Dresden; Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung -IFAM-, Dresden

:
Fulltext (PDF; )

Dresden, 2012, 75 pp.
Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
03X3014E; SteelCell
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer IKTS ()
Fraunhofer IFAMDD ()

Abstract
Zellularen Metallische Werkstoffe (ZMW) haben aufgrund ihrer niedrigen Dichten und vergleichsweise hohen Festigkeiten bei gleichzeitiger hoher Duktilität. Durch die im Projekt verfolgten Materialentwicklungen eines besonders hochtemperaturstabilen ZMW (FeCrAl 1.4767) und eines korrosionsstabilen ZMW (Edelstahl 1.4404), sollten diese Werkstoffeigenschaften mit den Struktureigenschaften gekoppelt werden. Damit sollten durch diesen strukturellen Aspekt auch Eigenschaften erzielt werden, die für funktionsintegrierten Leichtbau notwendig sind, z.B. hohe spezifische Oberflächen, gutes Schalldämpfungsvermögen, hohe Permeabilität sowie hohe Wärmetransferkoeffizienten bei Durchströmung. Beschriebenen werden Technologieentwicklung zur Herstellung der ZMW, eine umfassende Werkstoffcharakterisierung sowie die Entwicklung und Testung von praxisrelevanten Demonstratoren. Es wurden Aspekte wie die Weiterverarbeitung (Bearbeitung, Umformung, Fügen) und Recycling innerhalb des Projektes bearbeitet. Es war notwendig, für verschiedene Pulverarten geeignete Suspensionsadditive auszuwählen und die entstandenen Suspensionen bezüglich ihres Fließ- und Beschichtungsverhaltens zu bewerten. Mit den Rezepturen 316L 73 (1.4404) und FeCrAl 104 (1.4767) wurden zwei Suspensionen entwickelt, welche derzeit im Labormaßstab reproduzierbar sehr homogene Beschichtungen in Abhängigkeit von der zu beschichtenden Schaumqualität erzeugen. Über mehrfache Reproduktion dieser Rezepturen konnte nachgewiesen werden, dass diese auch im industriellen Maßstab eingesetzt werden können und ggf. nur geringfügig angepasst werden müssen. Es wurden in Abhängigkeit von der Anwendung auch bereits Losgrößen von bis zu 300 Bauteilen (Wärmetauscher) hergestellt. Damit ist auch davon auszugehen, dass die Entwicklungen einfach in die industrielle Fertigung übernommen werden können. Darüber hinaus ist durch die Erarbeitung einer Wärmebehandlungsvorschrift eine Möglichkeit entwickelt worden, die hochtemperaturbeständigen FeCrAl-Schäume auch im industriellen Verfahren unter Normaldruck fertigen zu können. Dieser Schritt ist neben der Schaumfertigung auch für die Fertigung mit anderen pulvermetallurgischen Verfahren wie zum Beispiel Metallpulverspritzguss gewinnbringend, da auch hier hochtemperaturbeständige Al-haltige Werkstoffe bislang aufwändig unter Vakuum prozessiert werden müssen. Für die Fertigung von Hohlkugelstrukturen aus FeCrAl konnten die Erkenntnisse umgesetzt werden. Anwendungen als Katalysatorträger, Wärmetauscher, Abschirmelemente sind möglich, Applikationen im Maschinenbau, der chemischen Industrie, Medizintechnik oder Energietechnik denkbar.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-274080.html