Projekt Prozessingenieurwissenschaften (PIW) –InstitutsvorstellungPaul Schüler | Fachgebiet Werkstofftechnik (Prof. Claudia Fleck)Oliver Görke | Fachgebiet Keramische Werkstoffe (Prof. Aleksander Gurlo)
Fakultät III - ProzesswissenschaftenInstitut für Werkstoffwissenschaften und -technologienInstitutsvorstellung Erstsemesterprojekt Prozessingenieurwissenschaften (PIW)
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Werkstoffe sind überall!
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Geschichte
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Werkstoffe im Elektronenmikroskop
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Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien
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WerkstofftechnikProf. C. Fleck
Polymere WerkstoffeProf. M.H. Wagner
Metallische Werkstoffe Prof. W. ReimersForschungszentrum Strangpressen Dr. S. Müller
Struktur & EigenschaftenProf. J. Banhart
Keramische WerkstoffeProf. A. Gurlo
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Ernst-Reuter-Platz 110587 Berlin
Metallische Werkstoffe (Prof. Walter Reimers)
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MikrostrukturelleCharakterisierung
(Versetzungen, Korngröße, Textur, Eigenspannungen)
- Elektronenmikroskopie (REM, TEM)- Röntgenbeugung
- Synchrotronstrahlung
Werkstoffprüfung
- Mechanische Werkstoffkennwerte (statische, dynamische Prüfung)
- Gleeble (Hochgeschwindigkeits-umformung, extreme Aufheiz- und
Abkühlraten)
ForschungszentrumStrangpressen
- definierte Herstellung von Werkstoffen und Halbzeugen
- Simulation des Strangpressprozesses und der Gefügeentwicklung
Metallische Werkstoffe (Prof. Walter Reimers)
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Metallische Werkstoffe (Prof. Walter Reimers)
Forschungszentrum Strangpressen
- definierte Herstellung von Proben und Halbzeugen
- Verfahrensentwicklung- Simulation
8 MN direktes/ indirektes Pressen7 MN für hydrostatisches Pressen
direktes Strangpressen Werkstoffe: Leicht-, Schwermetalle, Verbunde
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Metallische Werkstoffe (Prof. Walter Reimers)
Analyse:
Gefüge
MechanischeEigenschaften
Projekt „Blechherstellung durch Strangpressen“
Herstellung
RichtenÖffnen & AufbiegenStrangpressen
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Struktur & Eigenschaften (Prof. John Banhart)
KPK-Gebäude (hinter EW-Gebäude)Hardenbergstr. 36
10623 Berlin
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Struktur & Eigenschaften (Prof. John Banhart)
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Hardenbergstraße 4010623 Berlin
Keramische Werkstoffe (Prof. Aleksander Gurlo)
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Keramische Werkstoffe (Prof. Aleksander Gurlo)
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Al-Folie
Kathode(LiFePO4,Arrojadit,…)
Li+
Li+
Li+
Li+
Li+
Li+
Li+
Li+
+ Binder+ Graphit
Cu-Folie
Anode(Graphit, Li-Blech,…)
Separator
Elektrolyt
+
+
Lade
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Entla
den
e-
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Neue Materialkonzepte für Li-Ionen Batterien
Zelluläre Materialien/Keramische Schäume
und Untersuchungen zum Alterungsverhalten 1 mm
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Keramische Werkstoffe (Prof. Aleksander Gurlo)
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COATING
HEATED AIR
NOZZLE
CATALYSTSUPPORT
COATING
HEATED AIR
NOZZLE
CATALYSTSUPPORT
COATING
HEATED AIR
NOZZLE
CATALYSTSUPPORT
COATING
HEATED AIR
NOZZLE
CATALYSTSUPPORT
annealing
UniCat: Katalytisch aktive Materialsysteme/Schichten
2d/3d-strukturierte Materialverbünde aus präkeramischen Polymeren
Keramiken und Bioaktive Gläser in der Medizintechnik
Funktionsmaterialien:Gas Sensoren, Thermoelektrika, …
InMnO3
C/SiOC
30 mm
200 µm
CMC-Rohr
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Fasanenstr. 9010623 Berlin
Polymere Werkstoffe (Prof. Manfred Wagner)
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Polymere Werkstoffe (Prof. Manfred Wagner)
Technikum
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Polymere Werkstoffe (Prof. Manfred Wagner)
Recycling:Modell zum Kunststoff-recycling über Lösen
Kunststoffverarbeitung:Shark-Skin-Unterdrückung beim Folien-blasen durch Einsatz von Verarbeitungs-mitteln
Medizintechnik:Mikrostrukturierung polymerer Stents
Projektbeispiele
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Strasse des 17. Juni 13510623 Berlin
Werkstofftechnik (Prof. Claudia Fleck)
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Werkstofftechnik (Prof. Claudia Fleck)Mikroskopisch:
Lichtmikroskopie Elektronenmikroskopie
Energiedispersive RöntgenanalyseSynchrotron (Bessy Messzeit)
Speckle Interferometrie
Mechanisch:
Statische WerkstoffprüfungErmüdung (zyklisch)
Korrosionsmessungen:
Elektrochemische Polarisation und Impedanz
Kombination:
Mech. Verformung in situ im REMMech. Verformung in situ im CT (Bessy)
Mech. Verformung in situ im Speckle Interferometer
Kombination:
Schwingungsrisskorrosion: Korrosion und Ermüdung
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Werkstofftechnik (Prof. Claudia Fleck) Biologische Materialien:Hierarchische Strukturen von
Nüssen und Dentin
Leichtmetalle:Magnesium - und Titanlegierungen
Korrelation von Gefüge und Werkstoff-
eigenschaften Analyse derWerkstoffeigenschaften
Bioinspirierte Materialien:Offenzellige
Metallschäume und Zirkonoxidkeramiken
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Forschungsbeispiel Bionik am FG Werkstofftechnik
Pomelo
Die Früchte überstehen Aufprälle aus Fallhöhen von bis zu 10 m auf hartem Betonboden ohne dabei aufzureißen.
=> dissipierte Energie von über 90%
Gewicht: 1 - 2 kgFallhöhe: 5 - 10 m
Aufprallgeschwindigkeit: 14 m/sec max. kinetische Energie: 196 – 392 J
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Bionik am FG Werkstofftechnik• Die meisten Landpflanzen und deren Bestandteile
bestehen i. A. nur aus 5 Bausteinen: Zellulosefasern, Lignin, Hemizellulose, Pektine und Wasser
• Dennoch hohes Eigenschaftsspektrum von sehr weich (Radiergummi) bis zur sehr hart und fest (vergleichbar mit Keramiken, Metallen)
• Eigenschaften sind vor allem im hierarchisch organiserten Aufbau begründet
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Bionik am FG WerkstofftechnikZiel: Umsetzung bzw. Transfer der natürlichen Struktur in eine synthetische Metallschaumstruktur
ModifiziertesFeinguss-Verfahren
Pomeloschale
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Bionik am FG WerkstofftechnikStrukturelle und mechanische Charakterisierung der biologischen Strukturen und der bio-inspirierten Metallschaum-Verbundstrukturen mit Fokus auf das Verformungs- und Versagensverhalten (Struktur-Eigenschafts-Zusammenhang)
in-situ Druckversuch (makroskopisch)
10ppi open cell foamAlSi7Mg0.5relative density: 2.01 %
in-situ Druckversuch (mikroskopisch)
20ppi open cell foamAlSi7Mg0.5relative density: 1.96 %
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PIW Projektedes Instituts für Werkstoffwissenschaften und -technologien
WerkstofftechnikProf. C. Fleck
Mechanische Tests an BambusMechanische Test an Baumpilzen
29a29b
Polymere WerkstoffeProf. M.H. Wagner
Aus welchen Basiswerkstoff bestehen die viel verwendeten Plastikeinkaufstüten?31
Metallische WerkstoffeProf. W. Reimers
Münzherstellung und -prüfung28
Struktur & EigenschaftenProf. J. Banhart
Zerstörungsfreie Untersuchung von Metallschäumen30
Keramische WerkstoffeProf. A. Gurlo
Porzellanherstellung / Schlickerguss27
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Porzellanherstellung
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Motivation und Aufgabe :
• Schlickerguss ist ein gängiges Herstellungsverfahren im Bereich der Silikatkeramik• Lernen Sie die Herstellungsschritte der Porzellanherstellung kennen• Besichtigung der Königlichen Porzellanmanufaktur (KPM)• Arbeits- und Bearbeitungsschritte an diesem klassischen keramischen Werkstoff führen sie selbst durch• Sie erfahren wissenswertes und interessantes zu den physikalisch-chemischen Hintergründen der einzelnen
Herstellungsschritte (von der Rohstoffaufbereitung bis zur Glasur)• Die hergestellten Teile können von ihnen später mitgenommen werden
27
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Münzherstellung und Prüfung28
Aufgabe :• Münzherstellung vom Rohling zur Münze• Umformen und Prägen• Wärmebehandlung• Optische und mikrostrukturelle Untersuchung, Härtemessung und Prüfung
der Fälschungssicherheit von Münzen
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Härten von Bambus29a
Aufgabe :• Präparation von Biegeproben• Zerstörungsfreie
mechanische Prüfungen• Proben werden im Ofen
gehärtet• Zerstörungsfreie mechanisch
Tests nach dem Härten• Elektronenmikroskopische
und optische Analyse
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Seite 29Institutsvorstellung Erstsemesterprojekt Prozessingenieurwissenschaften (PIW)
29b
http://www.arboristik.de/2010/roehrenschicht/bild_1.htm
Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Struktur eines Baumpilzes
20 µm 5 µm 1 µm
1 mm
Hutfleisch(Trama)
Aufgabe :• Präparation der Proben• Druck- und Zugversuche• optische und elektronenmikroskopische Analyse
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Zerstörungsfreie Untersuchung von Metallschäumen
Präsentationstitel Blindtext Lorem ipsum dolores | M. Mustermann | Anlass der PräsentationSeite 30
30
Motivation :Materialverständnis und Verbesserung der zellularen Struktur durch 2D und 3D Visualisierung
Aufgabe :• Herstellung von Metallschäumen• In-situ Röntgenradioskopie• Ex-situ Röntgentomographie• Quantitative Bildanalyse
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31
Motivation und Aufgabe :
• Welche unterschiedlichen Anforderungen werden an Kunststofftüten gestellt?• Wie werden Kunststofftüten hergestellt?• Wie können sie wiederverwendet oder recycelt werden?• Wie sehen die Alternativen aus biobasierten Werkstoffen aus?
Aus welchen Basiswerkstoff bestehen die viel verwendeten Plastikeinkaufstüten?
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Vielen Dank!
Und viel Erfolg in und bei Euren Projekten!