Disperse Phasenumwandlungsprozesse

Thermophysikalische Stoffwerte wie die Oberfl?chenspannung oder Viskosit?t sind entscheidend für die Prozessführung in Prozessen wie der Zerst?ubung, dem Schwei?en oder der additiven Fertigung. Gleichzeitig sind diese Stoffwerte mit konventionellen Methoden aber sehr aufw?ndig zu bestimmen und daher nur wenig und unter idealen Prozessbedingungen verfügbar.

Die quantitative Analyse der Tropfenoszillation im freien Fall nach der Tropfenbildung erm?glicht die flexible Bestimmung der Oberfl?chenspannung und Viskosit?t einer Metallschmelze in Abh?ngigkeit der Temperatur auch in reaktiven Atmosph?ren oder Atmosph?ren technischer Reinheit. Eine weitergehende Analyse erlaubt zudem die gleichzeitige Ermittlung der Flüssigdichte.

Prozesse mit metallischen Tropfen und additive Fertigungsverfahren beinhalten Erstarrungs- oder Glasbildungsvorg?nge. Diese Erstarrungsvorg?nge sind abh?ngig von ortsaufgel?sten thermischen Historien, die über die Morphologie und deren Feinheit entscheiden. Bei den genannten Vorg?ngen kommt es zur Schnellerstarrung, w?hrend der einfache Gleichgewichtsmodelle oft nicht 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 anwendbar sind.  Die Modellierung dieser Prozesse auf Basis von W?rme-, Impuls- und Stofftransport unter Einbeziehung verschiedenskaliger Erstarrungsmodelle (auch auf Basis der Phasenfeld-Methode) erlaubt die Identifikation von Prozesswegen zur Einstellung spezifischer Eigenschaften.

In Zeiten des Klimawandels spielen Strategien zur energieeffizienten Rezyklierung von Werkstoffen eine immer gr??ere Rolle. Dies beinhaltet Strategien zur Kompensation von aus der Rezyklierung resultierenden Kontaminationen, um eine die Notwendigkeit der Trennung von Materialien auf ein Minimum zu begrenzen.

Die Breite vorhandener Prozesse vom Gie?en über Tropfenprozesse bis hin zur additiven Fertigung bieten vielf?ltige M?glichkeiten zur Strategieerarbeitung im Modellma?stab mit der M?glichkeit zur sp?teren Skalierung.

Wasserstoff als wichtiges Prozessgas und m?glicher Energietr?ger der Zukunft stellt neue Anforderungen an Werkstoffe. Die Prozessierung von Metallschmelzen in wasserstoffreichen Atmosph?ren erlaubt die schnelle Synthese wasserstoffbeladener Werkstoffe zur Ermittlung z.B. von Verspr?dungseigenschaften. Gleichzeitig werden Partikel im Milimeter-Ma?stab genutzt, um auf der Laborskala effizient neue Werkstoffkonzepte für den Wasserstofftransport und die Wasserstoffspeicherung zu entwickeln.

Das Design und die Anwendung von Zerst?ubungsprozessen für Metallschmelzen ist an der Universit?t Bremen bereits seit Jahrzehnten ein Forschungsthema, dass durch das Wachstum im Bereich der additiven Fertigung stark an Bedeutung gewonnen hat. Die Auslegung von Düsensystemen mit CFD-Methoden auf der Skala vom Nahfeld bis hin zum gesamten Sprühturm erlaubt eine systemische Sichtweise des Prozesses. Durch eine neuartige konvergent-divergente Düse für die Close-Coupled-Zerst?ubung konnte in der Vergangenheit die Stabilit?t und gleichzeitig die Effizienz der Zerst?ubung erh?ht werden. Entwickelte Düsensysteme finden in unseren Sprühtürmen Anwendung um so neben nur wenig reaktiven Schmelzen z.B. auf Fe- oder Cu-Basis auch Aluminium oder metallische Gl?ser zerst?uben zu k?nnen.

Neben konventionellen metallischen Werkstoffen haben sich in den letzten Jahrzehnten einige neue Werkstoffklassen etabliert, wie beispielsweise metallische Gl?ser, High-Entropy-Werkstoffe und Quasikristalle. Diesen Werkstoffen ist gemein, dass sie neben sehr spezifischen Zusammensetzungen und in der Regel geringen Kontaminationen sehr spezifische thermische Historien erfordern, die durch angepasste Prozessführungen der gesamten Prozesskette einzustellen sind. Bei metallischen Gl?sern ist beispielsweise über die Prozesskette vom Aufschmelzen über die Pulvererzeugung bis hin zur additiven Fertigung eine Sauerstoffkontamination gering zu halten. Gleichzeitig dürfen in der additiven Fertigung spezifische kritische Abkühlraten nicht unterschritten werden.