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SFB 1368:  Sauerstofffreie Produktion: Prozesse und Wirkzonen in sauerstofffreier Atmosphäre zur Entwicklung zukunftsfähiger Produktionstechniken und Fertigungsverfahren

Fachliche Zuordnung Maschinenbau und Produktionstechnik
Chemie
Informatik, System- und Elektrotechnik
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Physik
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung Förderung seit 2020
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394563137
 
Ziel des Sonderforschungsbereichs 1368 (SFB) ist es, ein grundlegendes Verständnis über die Vorgänge und Mechanismen in Prozessen der Fertigungs-, Montage- und Handhabungstechnik unter praktisch vollständigem Ausschluss von Sauerstoff zu erlangen. Damit soll das gänzlich neue Feld der „Sauerstofffreien Produktion“ erschlossen werden, um die Verfahrensgrenzen etablierter Prozesse zu erweitern, die Leistungsfähigkeit der erzeugten Produkte signifikant zu steigern und zudem völlig neuartige Prozesse zu ermöglichen. Die Produktionsprozesse in der metallverarbeitenden Industrie werden bis heute weitgehend unter Anwesenheit von Sauerstoff durchgeführt. Dadurch kommt es zu einer Oberflächenreaktion der Metalle mit Sauerstoff. Die gebildete Oxidschicht stellt einen Störfaktor in der Fertigung dar und schränkt die Möglichkeiten der Metallverarbeitung stark ein. Das Potenzial der technischen Möglichkeiten wird in nahezu allen Produktionsverfahren durch die bis heute meist selbstverständliche Anwesenheit von Sauerstoff nicht ausgeschöpft. Eine Produktion in sauerstofffreier Atmosphäre verfügt über das Potential in technischer, wirtschaftlicher sowie ressourcenschonender Hinsicht, enorme Fortschritte in der Produktionstechnik zu erzielen. Zur Realisierung der sauerstofffreien Atmosphäre wird im Rahmen des SFB ein mit Silan (SiH4) dotiertes Inertgas verwendet. Bei Umgebungsdruck können durch die Reaktion des Silans mit dem Restsauerstoff des Inertgases Sauerstoffpartialdrücke von weniger als 10–23 bar und damit aus kinetischer Sicht vollständige Sauerstofffreiheit erreicht werden. Die Bedingungen entsprechen hinsichtlich des Sauerstoffpartialdrucks damit denen in einem extrem hohen Vakuum (XHV-adäquat). Diese Atmosphären bieten aufgrund der stark reduzierenden Wirkung von Silan vielfältige Möglichkeiten, Oxidschichten auf Halbwerkzeugen zu entfernen und/oder deren Bildung zu verhindern. In der 1. Förderperiode wurden in den wissenschaftlichen Teilprojekten die Auswirkungen vollkommener Abwesenheit von Sauerstoff auf die Mechanismen in den Fertigungshauptgruppen Urformen, Umformen, Beschichten, Fügen und Trennen sowie Methoden zur aktiven Desoxidation von Oberflächen und Pulvern erforscht. Forschungsaspekte in der 1. Förderperiode waren die Mechanismen in den Wirkstellen der jeweiligen Prozesse und die modellhafte Abbildung der Vorgänge an Ober- und Grenzflächen. Die in den Prozessen beobachteten positiven Effekte zeigen das bisher ungenutzte Potenzial für signifikante Technologiesprünge auf. In der 2. Förderperiode sollen das gewonnene Grundlagenverständnis und die Erkenntnisse über spezifische Prozesswechselwirkungen weiter vertieft werden. Dazu werden die betrachteten Prozesse bezüglich der sauerstofffreien Randbedingungen gezielt weiterentwickelt. Dies wird es ermöglichen, aufgezeigte Potenziale mit großen Effekten zu erschließen und technologisch zu realisieren.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Beteiligte Institution Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
 
 

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