Dr. Christian Haase: MatAM
Der 3D-Druck metallischer Komponenten hat in den vergangenen Jahren enorm an industrieller Bedeutung gewonnen. Allerdings mangelt es an speziell für diese Prozesse angepasste Werkstoffe. Im Projektvorhaben MatAM soll dieses Problem durch die Entwicklung metallischer Legierungen, welche insbesondere für die Verarbeitung mittels 3D-Druck geeignet sind, gelöst werden.
Automobilbauteile aus dem 3D-Drucker
Additive Fertigung, auch 3D-Druck genannt, zeichnet sich durch einen schichtweisen Materialauftrag aus. Dies unterscheidet sich grundlegend von herkömmlichen Herstellungsverfahren, in denen metallische Bauteile in Form gegossen werden oder das Metall z.B. durch Biegen oder Ziehen in Form gebracht wird. Beim 3D-Druck von metallischen Bauteilen werden Metallpulver oder Metalldraht zunächst geschmolzen und in sehr dünnen Schichten übereinander aufgebaut. Dieses Vorgehen ermöglich die Erzeugung filigraner Strukturen mit beliebigem Design.
Damit additiv gefertigte Komponenten ihre höchste Leistungsfähigkeit erreichen, bedarf es neben der optimalen Bauteilgeometrie ebenfalls passende Werkstoffe. Metallische Legierungen erhalten ihre gewünschten Eigenschaften durch genaue Abstimmung der Prozessführung mit ihrer chemischen Zusammensetzung. So sind bei modernen Hochleistungsmaterialien z.B. für den Automobilbau die enthaltenen Elemente bis auf das Milligramm genau mit den jeweiligen Verfahren (z.B. Walzen und Glühen) abgestimmt. Für den Metall-3D-Druck existieren bisher jedoch kaum speziell an die Prozessbedingungen angepasste Metalllegierungen. Infolgedessen kann das große Potential dieser vielversprechenden Technologie nicht vollständig genutzt werden.
Dieser Problemstellung widmet sich das ‚NanoMatFutur‘-Projekt MatAM von Herrn Dr. Christian Haase. Ziel von MatAM ist es, für den 3D-Druck maßgeschneiderte metallische Werkstoffe zu entwickeln. Im Fokus stehen Stähle, Hochentropie- und Aluminiumlegierungen für Anwendungen in der Automobilindustrie. Zur Erreichung dieses Ziels soll zunächst eine Methodik zum schnellen Materialdesign erarbeitet werden. Dabei werden physikalische Modellierungsansätze und Computersimulationen mit modernster Probenherstellung und Analyse kombiniert.
Neben dem herausfordernden Ansatz zum Materialdesign besteht die grundlegende Neuheit von MatAM darin, die während der Erstarrung auftretenden ungleichmäßigen chemischen Zusammensetzungen im Metall zu steuern. Es handelt sich um ein sogenanntes seigerungsbasiertes Legierungs- und Mikrostrukturdesign, welches ein vielversprechendes Verfahren im Bereich der Entwicklung neuer Werkstoffe für den 3D-Druck darstellt.
Nachwuchsgruppenleiter Dr. Christian Haase
Herr Dr. Christian Haase studierte Maschinenbau, Werkstofftechnik an der Universität in Magdeburg und promovierte im Bereich Metallkunde und Metallphysik an der RWTH Aachen. Währenddessen absolvierte er mehrere internationale Forschungsaufenthalte, u.a. an der University of Ottawa, Kanada und der Monash University, Australien. Seit 2016 leitet er die Forschungsgruppe ‚Integrative Werkstoffsimulation‘ am Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen und seit 2020 die ‚NanoMatFutur‘-Nachwuchsgruppe ‚MatAM‘. Seine Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auf die Entwicklung metallischer Hochleistungswerkstoffe, u.a. für die Verarbeitung mittels additiver Fertigung.