Feldemitter-Rasterelektronenmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532701230

Zur Werkstoffentwicklung in der additiven Fertigung wird ein Feldemitter-Rasterelektronenmikroskop (FESEM) beantragt. Das Gerät soll sich als zentrales Element in das Labor zur pulverbasierten Werkstoffentwicklung einfügen. Ein wesentlicher erster Schritt zur Entwicklung neuer Werkstoffe für die additive Fertigung ist die Untersuchung mikrostruktureller Eigenschaften wie bspw. zusammensetzungsabhängige Phasenentstehung und –umwandlung additiv gefertigter Werkstoffe. Aufgrund der einzigartigen Prozessumgebungen additiver Fertigungsprozesse lassen sich zudem kleinste Korngrößen bis hin zu glasartigen Zuständen, sowie stark texturierte Materialien erstellen. Für die Entwicklung von neuen Werkstoffen, welche die charakteristischen Prozessmerkmale additiver Fertigungstechnologien auf Basis von Pulverdüse- als auch Pulverbettverfahren nutzen, ist es unverzichtbar, feinste Gefügebestandteile detailliert untersuchen zu können. Ein Schwerpunkt der Forschung des Lehrstuhls Werkstoffe für die Additive Fertigung liegt u.a. in der Entwicklung von teils hochkomplexen Hochtemperatur-Legierungen auf Basis intermetallischer und Ni-Basis-Legierungssysteme. Durch die charakteristisch hohen Abkühlraten additiver Fertigungsprozesse sowie des durch den schichtweisen Aufbau bedingten Einfluss intrinsischer Wärmebehandlung werden typischerweise Materialzustände in durch Phasendiagramme nicht abgebildeten Ungleichgewichtszuständen erzeugt. Ein weiterer Fokus liegt auf der Entwicklung von Werkstoffen mithilfe von selbst hergestellten Nanopartikeln, um die Eigenschaften von gedruckten Materialien, einschließlich Nanopartikel-Polymer-Kompositen, auf vielfältige Weise zu modifizieren. Durch die Möglichkeit, Komposit- und Legierungszusammensetzungen an der BUW systematisch zu untersuchen, können umfassend neue wissenschaftliche Erkenntnisse über Zusammensetzungs-Eigenschaftskorrelationen gewonnen werden; die insbesondere vor dem Hintergrund des Ziels applikationsgerechte Werkstofflösungen gezielt entwickelt zu können von großer Bedeutung sind. Durch Ergänzung um ein leistungsstarkes Rasterelektronenmikroskop mit Auflösung im einstelligen Nanometer-Bereich, Niederdruck-Modus und entsprechender Analytik (Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) und Electron Backscatter Diffraction (EBSD)) kann die grundlegende Erforschung und Entwicklung von neuen metallischen und polymeren Werkstoffe unter Verwendung von nanopartikulären Zusätzen und intrinsisch geformten Ausscheidungen signifikant erweitert und eine wesentliche Vertiefung des Verständnisses zusammensetzungsabhängiger Phasenentstehung unter den besonderen thermophysikalischen Erstarrungsbedingungen während des AM erzielt werden. Das beantragte Gerät nimmt damit eine Schlüsselstellung für das materialwissenschaftliche Forschungsspektrum des Lehrstuhls Werkstoffe für die Additive Fertigung und der Bergischen Universität Wuppertal ein.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Feldemitter-Rasterelektronenmikroskop
• Gerätegruppe: 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Bergische Universität Wuppertal
• Leiter: Professor Dr. Bilal Gökce