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Nanotechnologie durch Fügen nutzbar machen

Professur Schweißtechnik erforscht mit dem Massachusetts Institute of Technology Fügestrategien für nanostrukturierte Werkstoffe - Projekt umfasst zudem Austausch zwischen Studenten und Mitarbeitern

  • Die Wissenschaftler untersuchen im Projekt "Fügen von Nanoverbundwerkstoffen" verschiedene Schädigungsarten von Verbundwerkstoffen die bei Einsatzbedingungen und vor allem durch den Fügeprozess auftreten können. Die Grafik beschreibt den sogenannten Pinch Off-Effekt - hierbei kommt es zur Schädigung der Lagenstruktur durch zwei sich berührende, artgleiche Lagen. Grafik: MISTI-Projekt "joining nanocomposites"
  • Zum Kick off-Meeting des Projektes war Prof. Michael J. Demkowicz (r.) vom Massachusetts Institute of Technology zu Gast an der Professur Schweißtechnik bei Prof. Dr. Peter Mayr (2.v.l.) und seinen Mitarbeitern Holger Letsch (l.) und Stefan Habisch. Auf dem Programm stand auch ein Besuch der Zinngrube Ehrenfriedersdorf. Foto: privat

Gemeinsam mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) untersucht die Professur Schweißtechnik der TU Chemnitz Fügetechnologien für nanostrukturierte Werkstoffe. Hierbei sollen zum Beispiel heterogene, mehrlagige Verbundwerkstoffe, die nanoskalige Lagenstärken aufweisen, so gefügt werden, dass die Gestalt des Grundwerkstoffes durch den Fügeprozess nicht beeinträchtigt wird. Darüber hinaus verfügen derartige Verbundwerkstoffe über herausragende Grenzflächen- und Verbundeigenschaften, zum Beispiel einen Selbstheilungseffekt von Strahlungsschäden bei Raum- und Einsatztemperatur oder eine bis zu viermal höhere Warmzugfestigkeit durch Reduzierung der jeweiligen Lagenstärke von Millimeter auf Nanometer. Demzufolge ist der Fügeprozess so auszulegen, dass diese Eigenschaften dabei nicht zerstört werden. Um diese Aufgabe zielführend lösen zu können, besteht das Projekt aus zwei Arbeitssträngen. Die Professur Schweißtechnik um Prof. Dr. Peter Mayr erforscht das Fügen sowie die Charakterisierung der Fügezone nanostrukturierter Werkstoffe. Die Gruppe von Prof. Dr. Michael J. Demkowicz (Department of Material Science and Engineering, MIT) beschäftigt sich mit der Simulation des Materialverhaltens sowie dem Einflusses von Defekten in der Fügezone auf den Verbundwerkstoff. "Ziel ist es, Fügestrategien zu entwickeln, die eine industrielle Nutzbarkeit dieser Werkstoffsysteme ermöglichen, sodass deren hervorragenden Eigenschaften in Form von Bauteilen oder Halbzeugen in Zukunft breite Anwendbarkeit finden", erklärt Prof. Mayr.

Diese Forschungsinitiative wird finanziell durch das Programm MISTI-Germany unterstützt und hat eine Laufzeit von zwei Jahren. MISTI steht für "MIT International Science and Technology Initiatives" und umfasst ein globales Forschungsnetzwerk des MIT mit anderen Universitäten und mehr als 500 Studenten und Mitarbeitern weltweit. Das Ziel der MISTI-Projekte ist die Bildung von Netzwerken und deren finanzielle Unterstützung für Austauschprogramme sowie Forschungsreisen, um somit neue Ideen länderübergreifend verwirklichen zu können.

Die wissenschaftliche Exzellenz des Projektes mit Chemnitzer Beteiligung und der Bedarf nach derartigen Technologien bzw. ingenieurwissenschaftlichen Werkzeugen werden durch das Gutachten des Antrages unterstrichen und verdeutlicht: "Das Projekt `Fügen von Nanoverbundwerkstoffen´ erhielt eine exzellente Bewertung der Gutachterkommission aus dem Bereich Materialwissenschaften weltweit und erhielt somit auch eine Top-Evaluation von MISTI-Germany", sagte Prof. Markus J. Buehler, Leiter des MISTI-Germany Programms am MIT.

"Dieses herausragende Urteil der Gutachterkommission belegt das Innovationspotential und bekräftigt uns bei unserem Pionierschritt auf dem Gebiet von Nanowerkstoffen. Darüber hinaus ermöglicht es beiden Universitäten, die Forschungslandschaft im Bereich Nanotechnologie auch in Zukunft aktiv mitzugestalten", sagt Prof. Mayr.

Weitere Informationen erteilen Prof. Dr. Peter Mayr, Telefon 0371 531-39543, E-Mail peter.mayr@mb.tu-chemnitz.de, und Stefan Habisch, Telefon 0371 531-32336, E-Mail stefan.habisch@mb.tu-chemnitz.de.

(Autor: Stefan Habisch)

Katharina Thehos
11.10.2013

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