Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau

Transkript

1 RWTH Aachen University - Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau - Institut für Anwendungstechnik Pulvermetallurgie und Keramik an der RWTH Aachen e. V. - C. Broeckmann

2 RWTH-Aachen

3 Verteilung nach Wissenschaftsbereichen im WS 12/13 Naturwissenschaften 23% 56% Ingenieurwissenschaften Medizin 7% Studierende Geistes-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften 14%

4 Studierende Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Studierende nach Fakultäten Alle Studierenden im WS 12/13 davon Neueinschreiber im SS 12 und WS 12/ Fak. 1 Fak. 2 Fak. 3 Fak. 4 Fak. 5 Fak. 6 Fak. 7 Fak. 8 Fak. 10 Fak. 1: Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften Fak. 2: Fakultät für Architektur Fak. 3: Fakultät für Bauingenieurwesen Fak. 4: Fakultät für Maschinenwesen Fak. 5: Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik Fak. 6: Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fak. 7: Philosophische Fakultät Fak. 8: Fakultät für Wirtschaftswissenschaften Fak. 10: Medizinische Fakultät

5 Auf einen Blick die RWTH Aachen Studierende insgesamt Neueinschreibungen Absolventen/innen 498 Professuren (davon 46 Juniorprofessuren) wissenschaftliche Mitarbeiter/innen nichtwissenschaftliche Mitarbeiter/innen Drittmittelpersonal 130 Studiengänge 15 Sonderforschungsbereiche 26 Graduiertenprogramme (davon 14 DFG-Graduiertenkollegs) Exzellenzinitiative: 1 Graduiertenschule (1. Förderlinie) 3 Exzellenzcluster (2. Förderlinie) 1 Zukunftskonzept (3. Förderlinie) 793,6 Mio. Finanzvolumen

6 Grundausstattung in Millionen Euro Projektmittel Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Entwicklung des Finanzvolumens Projektmittel Lehre (Qualitätsverbesserungsmittel, Mittel aus dem Hochschulpakt I & II 500 Forschung Grundausstattung 200 Miete 100 Landeszuschuss Jahr ANMERKUNG: Budget einschl. Medizin ohne An-Institute

7 Einbindung in wissenschaftliche und industrielle Netzwerke Fraunhofer Institute: 4 An-Institute: 16 Kooperation mit Forschungszentren Weitere Einrichtungen Kooperationsverträge RWTH - Industrie Wissenschaftliche Beiräte für Institute Kleine und mittlere Unternehmen Kooperation mit anderen Universitäten

8 Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau

9 Institutsverbund IWM - IAPK Hochschulinstitut: Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau (IWM) An-Institut: Institut für Prozess- und Anwendungstechnik Keramik e.v. (IPAK) ab Mitte 2014: Institut für Anwendungstechnik Pulvermetallurgie und Keramik e.v. (IAPK) Zweck: Aufgaben: Förderung von Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Herstellung und Anwendung von pulvermetallurgischen und keramischen Komponenten - Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der Anwendung von Bauteilen aus pulvermetallurgischen Werkstoffen und Keramik sowie die Lösung von Problemen, die dem Institut im Rahmen der Anwendung und der Herstellung dieser Bauteile seitens der Industrie und sonstiger interessierter Stellen zugeleitet werden. - Mitwirkung an der Ausbildung Studierender der RWTH Aachen und die Weiterbildung auf diesen Gebieten.

10 Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Institut für Werkstoffkunde (Prof. Beiss) Institut für keramische Komponenten im Maschinenbau (Prof. Maier) Lehrgebiet für Werkstoffkunde (Prof. El-Magd)

11 Das Team des IWM 08-cb-02-16

12 Personal Stand aktiver Professor 3 Emeriti 6 Abteilungsleiter 22 wissenschaftliche Mitarbeiter (Doktoranden) 25 nichtwissenschaftliche Mitarbeiter 34 studentische Hilfskräfte 20 Auszubildende

13 Bauteil Werkstoffgefüge Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Konstruktion Berechnung Fertigungstechnik 08-cb-01-06

14 Forschungshauptstraßen Festigkeit von Werkstoffen und Bauteilen aus Metall, Keramik sowie deren Verbunden Pulvertechnologie Pulvermetallurgie - technische Keramik Methoden: Numerische Simulation Gefüge- und Eigenschaftscharakterisierung experimentelle Parameteridentifikation und Validierung

15 Dauerfestigkeit 1. Hauptnormalspannung Hochfeste Zahnräder durch pulvermetallurgische Herstellungsverfahren Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Motivation: Ziel: Effizientere Nutzung von Ressourcen durch pulvermetallurgische Fertigung (Materialausnutzung, Bauteilgewicht und Energieumsatz bei der Herstellung) Steigerung der Zahnfußtragfähigkeit und Optimierung des Dichteprofils im Zahnfußbereich Schwingfestigkeiten Spannungsverlauf Zahnfuß FE-Analyse Zahnrad oberflächenverdichtet konstante Dichte Hochbelastetes Volumen Dichte Oberflächenabstand σ I Hochbelastetes Volumen Förderung durch: Kontakt: DFG SPP 1551 Ressourceneffiziente Konstruktionselemente Dipl.-Ing. Marko Hajeck, m.hajeck@iwm.rwth-aachen.de

16 Numerische Simulation des Risswachstums von WC-Co Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Motivation: Objective: Verständnis der Versagensmechanismen bei der Ermüdung von Hartmetall. Entwicklung eines mesoskopischen, numerischen Modells, welches das Frühstadium der Ermüdungsrissausbreitung in WC-Co abbildet. Forschungsinhalte 2D und 3D Modellierung der Mikrostruktur, Verwendung herkömmlicher FE-Methoden und X-FEM Techniken, Homogenisierung, Implementierung spezifischer Schädigungsgesetze, Simulation des Rissfortschritts unter statischer und schwingender Beanspruchung. Finanzierung: Kontakt: EPMA Club Project M.Sc. Utku Ahmet Özden,

17 Temperature, K Temperature, C Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Erstarrung von Aluminiumlegierungen Motivation: Ziel: Entwicklung von Grundlagendaten für die Erstarrung von Al-Legierungen Thermodynamische Modellierung des Systems Al-Mg-Si-Cu Mg-Si Phasendiagramm (Al) Solvus in Al-Mg-Si Schürmann Geffken This work (exp.) Liquid Mg 2 Si Si hcp Mg Mole fraction Si Si at.% Mg Förderung durch: Kontakt: DFG Dr. Bengt Hallstedt, b.hallstedt@iwm.rwth-aachen.de

18 Numerische Simulation der Verformung beim Pulver-HIP Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Motivation: Entwicklung einer Simulationsmethode, um die Kapselkonstruktion durch Trial and Error abzulösen Ziel: Erarbeitung eines konstitutiven Modells für die Verdichtung beim HIP; Verständnis der Einflüsse von inhomogener Fülldichteverteilung und Temperaturgradienten auf die Verformung von PM-HIP-Teilen Förderung durch: Kontakt: DFG M.Sc. Chung Nguyen Van,

19 Herstellung transparenter Mg-Al-Spinelle Motivation: Ziel: kostengünstige Herstellung transparenter Keramik auf Spinellbasis Pulveraufbereitung von MgO-Al 2 O 3 -Mischungen in wässrigen Systemen, Reaktionssintern von Spinellen im Zweiphasensystem MgO - Al 2 O 3, Verdichtung im Sinter-HIP- Verfahren Optimierung von hochenergetischen Mahlprozessen Transparenter Mg-Al-Spinell Förderung durch: Kontakt: Ziel 2.NRW, Industrie Dipl.-Ing. Tino Schreiner, t.schreiner@iwm.rwth-aachen.de

20 Skalenübergreifende Simulation der Wärmebehandlung von Stählen Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Motivation: Ziel: Optimierung des Wärmebehandlungsvorgangs hinsichtlich: 1. Bauteillebensdauervorhersage unter Berücksichtigung von Eigenspannungen 2. Reduzierung des Nachbearbeitungsaufwands durch Kenntnis des Verzugs Realitätsnahe Vorhersage der Entwicklung des Gefüges, der Eigenspannungen und des Verzugs während der Wärmebehandlung Förderung durch: Kontakt: IWM-Eigenmittel M.Sc. Atilim Eser,

21 lnln(1/1-fi) Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau Motivation: Reaktivlöten von Keramik/Metall-Verbunden Entwicklung des Reactive Air Brazing (RAB) als Fügetechnologie für sauerstoffleitende Hochtemperaturmembranen aus Ba 0,5 Sr 0,5 Co 0,8 Fe 0,2 O 3-δ (BSCF) Ziel: Verständnis der Haftungsmechanismen und der Alterungsbeständigkeit bei reaktivgelöteten BSCF/Stahl-Verbunden für Hochtemperaturanwendungen Silber - Lot Rissursprung 2 1 σ 0 = 6,1 MPa 4-Punktbiegeversuch, T=20 C 0 σ 0 = 14 MPa BSCF Ag3CuO AISI 314 BSCF- Keramik ausgelagert in Luft, 500h, 850 C nicht augelagert σ [MPa] 100 Förderung durch: DFG Kontakt: Dipl.-Ing. Anke Kaletsch, a.kaletsch@iwm.rwth-aachen.de

22 Studiengänge: Lehre Maschinenbau Materialwissenschaften Biomecial Engineering Wirtschaftsingenieurwesen Vorlesungsthemen: Grundlagen der Werkstoffkunde (Metallkunde) Hochtemperaturwerkstofftechnik Pulvermetallurgie Schadenskunde Konstruieren mit spröden Werkstoffen Hochleistungskeramik