Laboranlage für die Herstellung metallischer und intermediärer Pulver mittels Ultraschallzerstäubung

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515508485

Qualitativ hochwertige pulverförmige Ausgangswerkstoffe sind Voraussetzung für zahlreiche additive Verarbeitungsprozesse, Prozesse im Bereich des Thermischen Beschichtens, des Sinterns sowie des Fügens. Das Erforschen von Mechanismen beim Einsatz dieser Werkstoffe im jeweiligen Prozess, die unter Anwesenheit der spezifischen Werkstoffe und Prozessbedingungen zu dem gewünschten Ergebnis führen ist Voraussetzung für das Prozessverständnis und dessen Kontrolle. Eine systematische Erforschung dieser Mechanismen ist jedoch nur möglich, wenn die zur Verfügung stehenden pulverförmigen Ausgangswerkstoffe ebenfalls systematisch variiert bereitgestellt und verarbeitet werden können. Die sich dahinter verbergende hoch-flexible Herangehensweise für eine umfassende Prozesskettengestaltung ist nur durch eine freie „Gestaltung“ der pulverförmigen Ausgangs- und Zusatzwerkstoffe möglich und kann weder durch das verfügbare Marktangebot noch durch kommerziell beauftragte Bereitstellung von Sonderpulvern bedient werden. Für die vollumfängliche Erforschung der genannten pulvermetallurgischen Prozesse und das Erreichen von Forschungsergebnissen, die über den bestehenden Stand der Technik klar hinausgehen, ist folglich die Erzeugung hochwertiger Experimentallegierungen in Pulverform in kleinen, aber systematisch variierbaren Chargen von großer Bedeutung. Die avisierte Technologie einer Pulvererzeugung durch Ultraschallzerstäubung besitzt dafür die geeignetste Spezifikation. Qualitativ hochwertige Pulver lassen sich unter Schutzgas in kleinen Chargen bei gleichzeitig hoher Prozessvariabilität herstellen. So ist neben der tiegelgestützten Variante ebenfalls eine Stabzerstäubung möglich. Die Prozessführung des Systems erlaubt zudem die Verarbeitung eines äußerst breiten Werkstoffspektrums, das nicht-reaktive (z.B. Stähle) und reaktive Legierungen (z.B. auf Basis von Ti, Al, Zr), intermetallische Verbindungen (z.B. amorphes TiAl, NiAl, NiTi), Legierungen mit Refraktärelementen, Superlegierungen und Edelmetalle umfasst. Die erzeugten Pulverqualitäten sind gekennzeichnet durch eine sphärische Partikelform, hohe Homogenität und einem geringen Anteil an Verunreinigungen. Die Partikeldurchmesser sind in einem relevanten Durchmesserbereich (ca. 20 µm bis 120 µm) bei zielfraktionsabhängigen Ausbeuten zwischen 50 % bis über 75 % kontrolliert einstellbar. Eine Produktionscharge bewegt sich im für Forschungszwecke geeigneten Labormaßstab weniger Liter bzw. weniger Kilogramm. Diese Spezifikationen werden somit in hohem Maße den Forschungsanforderungen im universitären Bereich gerecht. Zusätzlich entsprechen die notwendige, anlagenspezifische Peripherie und die notwendige Ergänzungsausstattung dem am Standort vorhandenem Stand der Technik bzgl. Anschlüssen, Strombedarf, Stellfläche, etwaigen Bedarf an Prozessgasen usw..

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Laboranlage für die Herstellung metallischer und intermediärer Pulver mittels Ultraschallzerstäubung
• Gerätegruppe: 1040 Dispergierer, Zerstäuber, Homogenisatoren
• Antragstellende Institution: Technische Universität Chemnitz
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Thomas Lampke