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Ausgabe 13 / Mai 2018 www.werkstofftechnik-freiberg.de

Institut fur WerkstofftechnikNewsletter

Newsletter - Institut fur Werkstofftechnik 1Ausgabe 13 / Mai 2018

In dieser Ausgabe

À Grußwort des Institutsdirektors

Á Aus den Laborbereichen

â Neues Korrosionslabor

â Inbetriebnahme einer Anlage zur

”additiven Fertigung“

â Neue Mitarbeiter I

 Forschung, Aus- und Weiterbildung

â Abschlusse

â Promotionen 2017

â Publikationen 2017

â Neue Forschungsvorhaben amIWT

à Diverses

â Neue Mitarbeiter II

â Warmebehandlung der anderenArt

â Ehrungen/Auszeichnungen 2017

â Unsere feinmechanischeWerkstatt

SchlagzeilenWerkstoffentwicklung der nachstenGeneration – nun auch am IWT(Weitere Infos auf der Seite 2)

Endlich – das Korrosionslabor ist wiedervoll einsatzfahig . . .(Weitere Infos auf der Seite 2)

Wo kommen eigentlich alle Proben her? –Vorstellung der Werkstatt . . .(Weitere Infos auf der Seite 4)

Spezial-Warmebehandlung . . .(Weitere Infos auf der Seite 4)

ImpressumHerausgeber:Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermannbiermann@ww.tu-freiberg.dewww.werkstofftechnik-freiberg.de

Redaktion: P. TrubitzDruck: Medienzentrum

Grußwort des Institutsdirektors

Liebe Ehemalige und Freunde des Institutsfur Werkstofftechnik, liebe Kolleginnenund Kollegen,

seit dem letzten Newsletter ist ein bisschenmehr Zeit vergangen. Trotzdem mochten wirSie wie gewohnt auf diesem Weg die Neuig-keiten des Jahres 2017 mitteilen.

Nach etwa 10 Jahren des Wartens wurde dasneue Analyse-Labor ubergeben, in das nun-mehr die Korrosions-Gruppe eingezogen ist.Damit ist die lange Zeit der Unterbringung inProvisorien bzw. in einem Labor-Containervorbei.Damit stehen jetzt moderne Laborefur Forschung und Lehre sowie neueBuroarbeitsplatze zur Verfugung.

Als Großgerat wurde eine Anlage zum selekti-ven Elektronenstrahl-Schmelzen (”3D-Druck“)in Betrieb genommen. Nach der Ubergabe in2017 soll es mit den eigentlichen Forschungs-arbeiten im Jahr 2018 losgehen – zunachstmit einer intermetallischen TiAl-Legierung so-wie mit den austenitischen Stahlen aus demSFB 799.

Fur das Jahr 2018 stehen personelleVeranderungen an: Einige langjahrige Mitar-beiterinnen und Mitarbeiter werden aufgrunddes Wissenschafts-Zeitvertrags-Gesetzes

nicht mehr weiter beschaftigt werden konnen.Wir wunschen ihnen alles Gute und einen gu-ten Start in die neuen Arbeitsfelder.

Besonders mochten wir die beiden Promotio-nen des Jahres 2017 herausstellen und FrauDr. Fritzsch und Herrn Dr. Wendler viel Erfolgwunschen.Wahrend Frau Dr. Fritzsch in die regionaleIndustrie gegangen ist, bleibt Herr Dr. Wend-ler der Universitat am Institut fur Eisen- undStahltechnologie erhalten. Weitere Promo-tionen haben sich fur das Jahr 2018 bereitsangekundigt.

Schwierig ist und bleibt die Situation aller-dings auf dem Gebiet der Studienanfanger-Zahlen. Im Sinne der Studentinnen und Stu-denten konnen wir von einer sehr guten Be-treuung sprechen, was nicht an der gestiege-ne Zahl an Dozenten liegt, sondern an denweiterhin (zu) geringen Anfangerzahlen.Die Studiengange der Fakultat sind bei wei-tem nicht ausgelastet, so dass wir ger-ne Schulerinnen und Schuler in den zahl-reichen Informationsveranstaltungen vonden Moglichkeiten unserer Studiengangeuberzeugen mochten.Diesbezuglich mochte ich beispielswei-se auf die jahrliche Sommeruniversitat

”Werkstoffwunder Automobil“ hinweisen,die vom 6.-10.8.2018 stattfindet (http://tu-freiberg.de/schueleruni). InteressiertenSchulerinnen und Schulern werden spannen-de Experimente und Exkursionen und ein ab-wechslungsreiches Programm geboten.

In der Forschung steht die Vorberei-tung des Fortsetzungsantrags des erfolg-reich laufenden Sonderforschungsberei-ches 920 ”Multifunktionale Filter fur dieMetallschmelzefiltration– ein Betrag zu Ze-ro Defect Materials“ an, dessen Begehung2019 stattfinden wird.Wir werden Sie auf dem Laufenden halten!

Mit freundlichen Grußen,

Ihr Horst Biermann

Aus den Laborbereichen

2 Newsletter - Institut fur WerkstofftechnikAusgabe 13 / Mai 2018

Neue Mitarbeiter

Frau Dipl.-Ing. Chris-tina Burkhardt be-endete ihr Studiumin der Studienrich-tung Werkstofftech-nik im Januar 2017am IWT. Seit Febru-ar 2017 betreut sie die Elektronen-strahlanlage A2X der Firma Arcam undbefasst sich mit der Herstellung undder Charakterisierung additiv gefertig-ter Werkstoffe.

Frau Dipl.-Ing. Ste-fanie Grafe schlossihr Studium in derStudienrichtung

”Werkstofftechnik“am IWT im Au-gust 2017 ab.

Seit Oktober 2017 forscht sie aufdem Gebiet der Elektronenstrahl-Randschichtbehandlung unter Anwen-dung der Flash-Technik.

Herr Dipl.-Ing. Eu-gen Hegelmann be-endete sein Studiumder Werkstofftechnikim Juni 2016 undarbeitet seit Januar2017 auf dem Gebietder Kombinationsbehandlung zur Er-zeugung einer multifunktionalen Rand-schicht mittels Elektronenstrahlauftra-gens und thermochemischer Behand-lung auf einem austenitischen rost-und saurebestandigen Stahl.

Herr M. Sc. Hyun-soo Kim studierteWerkstofftechnik undEisen-Technologiean der POSTECH(Pohang Universi-ty of Science and

Technology), Sudkorea. Anschließendarbeitete er als Werkstoff- und Kor-rosionsingenieur fur ca. 5 Jahre beiSamsung. Seit Mai 2017 forscht eran der TU Bergakademie Freiberg imRahmen des AMARETO-Projektes aufdem Gebiet der Tribokorrosion.

.... Fortsetzung aus Seite 4

”Ruckzug“ des Korrosionslabors

Im Mai 2017 wurde das Korrosions-Analyse-Labor nach vollstandiger Sanierung und Rekon-struktion wieder an das Institut ubergeben. ImLaborbereich stehen 2 Standardabzuge sowieein Abrauchabzug fur Arbeiten mit giftigen Ga-sen zur Verfugung. Zudem sind 4 Potentiostatenfur unterschiedlichste Problemstellungen im Be-reich der Polarisationsmessungen vorhanden.

Blick in das neue Korrosions-Analyse-Labor

Neben der konventionellen Prufung unter Stan-dardbedingungen in der Klimaprufkammer

verfugt das Labor uber einen Hochdruckreak-tor fur die Prufung unter extremen klimatischenBedingungen. Mit diesem sind aggressive Um-gebungsbedingungen von bis zu 300 °C und200 bar realisierbar.

Neben dem Laborbereich sind ein neuerBuroraum mit 4 Arbeitsplatzen sowie eine Aus-werteraum fur die studentische Ausbildung ent-standen.

(Autor und Fotos: Dr. Mandel)

Neue Elektronenschmelzanlage fur das IWT

Prof. Biermann mit Frau Burkhardt und Herrn Hengstvor der ARCAM A2X

Nachdem die Elektronenschmelzanlage A2X(engl. Electron beam melting; EBM) der FirmaARCAM AB (Schweden) im Sommer 2016 nachKassel umgesetzt wurde, konnte im September2017 ein artgleiches Modell am IWT in Betriebgenommen werden. Es handelt sich hierbei umeine Anlage zur additiven Fertigung von Bautei-len. Mit Hilfe dieser Anlage soll nun die mecha-nische und mikrostrukturelle Charakterisierungadditiv gefertigter Werkstoffe in Abhangigkeitihrer Bauparameter fortgesetzt werden. Die AR-CAM A2X ist speziell fur die Verarbeitung vonMetallen, die hohe Prozesstemperaturen erfor-dern, wie beispielsweise Nickelbasis-Legierungoder TiAl, konzipiert. Jedoch sollen im Rahmendes SFB 799 auch Proben aus Chrom-Mangan-Nickel-Stahl hergestellt werden. Zudem ist dieVerarbeitung von Cobalt-Chrom-Legierungen,Titan-Legierungen und verschiedener Stahlsor-ten an der Anlage moglich. Die Maschine bietethierfur einen Bauraum von 200 x 200 x 380 mm.Die Anlage arbeitet nach dem sogenanntenPulverbettverfahren. Dabei wird das Bauteil

durch das Verschmelzen dunner Metallpulver-schichten mit einer Dicke von 50-150 µm suk-zessiv von unten nach oben aufgebaut. ImGegensatz zu dem bekannteren SelektivenLaserstrahlschmelz-Verfahren (SLM) werdendie einzelnen Pulverschichten von einem Elek-tronenstrahl sowohl erwarmt als auch selektivgeschmolzen.In Vorbereitung auf den Aufbauprozess wirdein CAD-Modell des gewunschten Bauteils amComputer erstellt und virtuell in Schichten glei-cher Dicke zerlegt. Die so generierten Infor-mationen der einzelnen Bauteilschichten wer-den nachfolgend an die Maschine ubertragen.Der Aufbauprozess einer Schicht lauft in vierSchritten ab. Zunachst wird eine dunne Schichtdes Metallpulvers auf der Bauplattform der Ma-schine aufgebracht. Diese Schicht wird an-schließend mit Hilfe des Elektronenstrahls vor-gewarmt und danach an den vorgegebenenSchichtinformationen aufgeschmolzen. Im letz-ten Schritt senkt sich die Bauplattform ab, wo-durch eine weitere Pulverschicht uber der Auf-bauplattform aufgetragen werden kann. Der Ab-lauf wiederholt sich, bis das Bauteil fertiggestelltist. Der gesamte Prozess findet unter Vakuum,bei Temperaturen von bis zu 1100°C statt.Durch den schichtweisen Aufbau konnen Kom-ponenten komplexester Geometrien aufgebautwerden. Die erreichbaren Werkstoffqualitatensind vergleichbar mit denen gegossener Ma-terialien. Neben dem Aufbau dichter Bauteileeignet sich der EBM-Prozess zudem besondersfur den Aufbau zellularer Strukturen.

(Autor: Christina Burkhardt, Foto: Li Eckart)

Forschung, Aus- und Weiterbildung

Newsletter - Institut fur Werkstofftechnik 3Ausgabe 13 / Mai 2018

Abschlusse am IWTAm Institut fur Werkstofftechnik wurden im Jahre 2017 folgende Stu-dienabschlusse abgelegt:Diplom-Ingenieur fur Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechno-

logie, Studienrichtung ”Werkstofftechnik“: Katharina Behrisch,Fabian Bohme, Nick Brechtmann, Christina Burkhardt, Julia Fitz,Andreas Forster, Stefanie Grafe, Christoph Labs, Rudi Laubstein,Torsten Mohler, Matthias Peuker, Yangxi Qiu, Patrick Schlenz undLiesa Schroder.

Diplom-Ingenieur im Studiengang ”Fahrzeugbau: Werkstoffe undKomponenten“: Christian Schulze.

Master of Science im Studiengang ”Wirtschaftsingenieurwesen“,Spezialvertiefung Werkstofftechnik: Benjamin Haas.

Bachelor of Science im Studiengang ”Fahrzeugbau: Werkstoffeund Komponenten“: Franziska Schlesier.

Promotionen 2017Am 02.11.2017 ver-teidigte Frau Dipl.-Ing.Katja Fritzsch ihrePromotion zum The-ma

”Beitrag zur Verbesse-rung des Korrosions-und Verschleißverhaltensder MagnesiumlegierungAZ91D mittels lokaler

Elektronenstrahl-Flussigphasen-Randschichtbehandlung“.

Begutachtet wurde die Dissertation von Prof. Dr.-Ing. habil. RolfZenker und Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann sowie durch Prof.Dr.-Ing. habil. Olaf Keßler von der Universitat Rostock (Lehrstuhl furWerkstofftechnik).

Die Forschung erfolgte in der Arbeitsgruppe Elektronenstrahlbe-handlung unter Leitung von Prof. Zenker und wurde durch die Deut-sche Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert.

Herr Dipl.-Ing. Marco Wendler verteidigteam 20.10.2017 seine Promotion zum The-ma

”Metastabile austenithaltige Cr-Mn-Ni-Stahlgusslegierungen mit C und N, deren

Erzeugung, Werkstoffverhalten und Festigkeitssteigerung“.

Die Forschungsarbeiten wurden innerhalb des SFB 799 am Institutfur Eisen- und Stahltechnologie (IEST) durchgefuhrt und von Prof.Dr.-Ing. Lutz Kruger sowie Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Weiß vomIEST betreut sowie auch begutachtet.

Publikationen 2017Im Jahre 2017 wurden wieder zahlreiche Veroffentlichungen u. a. zunachfolgenden Thematiken verfasst:

• Herstellung, Mikrostruktur und Eigenschaften von TRIP-Stahl so-wie TRIP-Stahl-Compositen einschließlich der Schweißverbin-dungen,

• Korrosionsverhalten von TRIP-Stahlguss,

• Eigenschaften unterschiedlicher metallischer sowie keramischerWerkstoffe bei statischer, zyklischer, dynamischer, mehraxialerbzw. TMF-Beanspruchung,

• Herstellung, Struktur- und Eigenschaftscharakterisierung von ad-

ditiv gefertigten Metallen (SLM, EBM),

• Charakterisierung des Werkstoff- sowie des Korrosionsverhal-tens mittels akustischer Emissionsanalyse,

• Herstellung von Materialien mittels SPS und Charakterisierungdes Festigkeitsverhaltens,

• Thermochemische und Elektronenstrahl-Randschichtbehandlungunterschiedlicher Werkstoffe einschließlich Charakterisierungder Randschichteigenschaften.

Eine vollstandige Ubersicht ist unter http://tu-freiberg.de/

fakult5/iwt/forschung/publikationen-auswahl zu finden.

Neue Forschungsvorhaben am IWTNeben der Weiterfuhrung bestehender Projekte einschließlich derGroßforschungsprojekte im SFB 799 und SFB 920 konnten im Jah-re 2017 wieder einige offentlich geforderte Forschungsvorhaben be-gonnen werden:

DFG: Kombinationsbehandlung zur Erzeugung einer multifunktio-nalen Randschicht mittels Elektronenstrahlauftragens (EBA) undThermochemischer Behandlung (TCB) auf einem austenitischenrost- und saurebestandigen Stahl (KomET)

ZIM: Entwicklung von temperaturbestandigem Gusseisen und ei-ner Duplex-Randschichtbehandlung Elektronenstrahlumschmel-zen und Borieren fur hochbeanspruchte Komponenten (Cast-EBor)

SAB: Sachsische Allianz fur MAterial- und RessourcenEffizienteTechnOlogien (AMARETO) mit Teilprojekten in den BereichenKorrosion, Tribologie, Tribokorrosion sowie Nitrierung

BMWi: Teilprojekt ”Werkstofftechnische Charakterisierung neuarti-ger hybrider Werkstofflosungen fur den Einsatz in mechanisch,thermisch und korrosiv hochbelasteten Großmotoren im mariti-men Bereich“ im Verbundprojekt ”Innovative Brennraumkompo-nenten fur Großmotoren im maritimen Bereich“ (G-KOM2020)

AiFi: Lebensdauermethoden fur mehrachsige und anisothermeHochtemperaturermudung (LEBEMAN)

Diverses

4 Newsletter - Institut fur WerkstofftechnikAusgabe 13 / Mai 2018

Neue Mitarbeiter(Fortsetzung)

Herr Dipl.-Ing. Yang-xi Qiu beendete seinStudium der Werk-stofftechnik am IWTim Juli 2017. Seit No-vember 2017 bear-beitet er am IWT einForschungsprojekt zum Walzplattierenvon Cr-Mn-Ni-TRIP-Stahlen, welchesals PostDoc-Projekt am SFB 799 an-gesiedelt ist.

Herr Dipl.-Ing. Alex-ander Schmiedelstudierte Allgemei-nen und Konstrukti-ven Maschinenbauan der TU Dresden.Seit Januar 2017 ist

er mit der Entwickelt einer Hochtem-peratur-Ultraschallermudungsprufungin einem Transferprojekt des SFB 920befasst.

Herr Dr. Mikhail Se-leznev studierte ander Togliatti Staat-lichen Universitat(TSU) Metallphysiksowie Material-wissenschaft undWerkstofftechnik und forscht seitMai 2017 im SFB 920 auf dem Ge-biet des Ermudungsverhaltens imVHCF-Bereich.

Neue technische Mitarbeiter

Herr Tim Pieperhat nach Lehrab-schluss seit August2017 eine Projekt-stelle des SFB 920in der Werkstattangetreten.

Herr Thomas Lu-dewig verstarktseit Juni 2017 alsgelernter Industrie-mechaniker dasTeam der Werkstattals Projektmitarbei-ter des SFB 799.

Frau Jessica Dunklbegann nach Ab-schluss ihrer Real-schulzeit im Sep-tember 2017 mitder Ausbildung zurWerkstoffpruferin.

Warmebehandlung der anderen Art am IWT

Etwa 80 Gaste folgten am 28. November 2017der Einladung zu einer ”Warmebehandlung derbesonderen Art“. Bei Rostern, Gluhwein bzw.Kinderpunsch stellten die Studenten sowohlden Mitarbeitern als auch den Professoren Fra-gen zu verschiedenen Themenkreisen im Stu-dium, beispielsweise dem Ingenieurpraktikumoder der Schadensfall- und Studienarbeit.

Am Lagerfeuer lernten sich die Studenten derverschiedenen Semester und Studiengangenaher kennen.Fur die Studenten, Mitarbeiter und Professorenwar es eine gelungene Veranstaltung.

(Autor & Mitorganisator: Dipl.-Ing. C. Wolf)

Ehrungen/Auszeichungen 2017Im Rahmen der 26th National Conference onHeat Treatment vom 21.-23.11.2017 in Jihla-va (Tschechische Republik) wurde Dipl.-Ing.Eugen Hegelmann fur den Beitrag ”Investi-gations of Electron Beam Surface Remeltingof Plasma Nitrided Spray-formed Hypereutec-

tic Al-Si Alloy“ von insgesamt 48 Beitragen mitdem 1. Platz im Best Presentation Paper Con-test ausgezeichnet.Wir gratulieren Herrn Hegelmann herzlich zudiesem großen Erfolg!(Autor: Prof. R. Zenker)

Feinmechanische WerkstattEin wesentlicher Bestandteil der Forschung amIWT sind komplexe Experimente zur Werk-stoffcharakterisierung. Dabei werden die Werk-stoffe und auch die Probenformen immer an-spruchsvoller.

Ohne den direkten Weg zu unserer fa-kultatseigenen Werkstatt waren die umfang-reichen Lehr- und Forschungsaktivitaten nichtmoglich. Die Proben und Vorrichtungen wer-den von zwei Haushaltsmitarbeitern und zweiProjektmitarbeitern (SFB 799 & 920) gefertigt.Im Jahr 2005 zog die Werkstatt in den neu er-richteten Anbau am Hofgebaude Schweißtech-nik. Der Maschinenpark wurde kontinuierlichmodernisiert und besteht heute aus:

Frasen:• einem 3-Achs-CNC Zentrum

• einem 3-Achs-CNC Zentrum mit Innen-hochdruckkuhlung

• drei konventionellen Frasmaschinen

Drehen:• einer servo-konventionellen Drehmaschine• einer computerunterstutzten Prazisions-

Zyklen-Drehmaschine mit automatischemWerkzeugwechsler und angetriebenenWerkzeugen

• einer Prazisions-Leit- und Zugspindeldreh-maschine

• einer Prazisions-Feindrehmaschine

Schleifen:

• drei Nasstrennmaschinen fur die Proben-entnahme

• einer Flachschleifmaschine.

Daruber hinaus sind Tischbohrmaschinen, ei-ne Standerbohrmaschine, Bandsagen, Werk-zeugschleifmaschinen und ein modernesWerkzeugvoreinstellgerat im Einsatz.Die Palette der bearbeiteten Werkstof-fe reicht von Leichtmetalllegierungen uberVergutungsstahle, austenitische Stahle mit undohne keramischen Verstarkungen bis hin zuHochtemperatursuperlegierungen, Hartstoff-schichten und Gusseisenwerkstoffen.Neben der mittlerweile guten materiellen Aus-stattung der Werkstatt tragt besonders die Er-fahrung und Sorgfalt der Mitarbeiter entschei-dend zur Qualitat der ausgefuhrten Arbeitenbei. (Autor und Foto: Dr.-Ing. S. Henkel)