SFB 1368 Sauerstofffreie Produktion

Der Sonderforschungsbereich "Sauerstofffreie Produktion: Prozesse und Wirkzonen in sauerstofffreier Atmosphäre zur Entwicklung zukunftsfähiger Produktionstechniken und Fertigungsverfahren" ist ein gemeinsamer Forschungsbereich der Leibniz-Universität Hannover und der Technischen Universität Clausthal unter Federführung des Instituts für Werkstoffkunde (Hannover).

Teilprojekt C05 Fügesimulation

Seit Januar 2020 arbeiten wir im Sonderforschungsbereich (SFB) zum Thema „Sauerstofffreie Produktion“ mit, der in den Jahren 2020 bis 2023 mit rund 9,5 Millionen Euro und ab 2024 mit weiteren 10,5 Millionen Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wird. Ziel der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des SFBs ist es, eine Produktionstechnik unter Sauerstofffreiheit zu entwickeln und zu etablieren, die faszinierende neue Möglichkeiten eröffnet. Damit können neue, energieeffiziente und ressourcenschonende Prozesse und eine insgesamt effizientere Produktion realisiert werden. Mit Hilfe von neuartigen Verfahren soll der Sauerstoff auf bisher nicht erreichte niedrige Werte reduziert werden. Diese Werte sind um Größenordnungen geringer als in technisch erzeugtem Ultrahochvakuum.

Prof. Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier, Direktor des Instituts für Werkstoffkunde am Produktionstechnischen Zentrum Hannover und Sprecher des am 1. Januar 2020 offiziell startenden SFB, erklärt die Herausforderung: "Wo immer in der Produktionstechnik zwei Metalle in unmittelbaren Kontakt miteinander kommen, treffen eigentlich nicht die Metallatome aufeinander, sondern die auf den jeweiligen Oberflächen befindlichen Oxidschichten, die durch den Sauerstoff in der Umgebung gebildet werden.  Diese Oxidschichten erschweren zum Beispiel das Fügen von Werkstücken, weswegen wir beim Schweißen, Löten und in der additiven Fertigung durch oxidschichtfreie Werkstoffe große Vorteile erwarten. Ebenso könnte der Verschleiß von Werkzeugen beim Spanen und Umformen durch die Abwesenheit von Sauerstoff signifikant reduziert werden.“

In unserem Projekt konzentrieren wir uns auf die grundlegenden Fragestellungen der sauerstofffreien Produktion.  Hier soll mit Hilfe von Modellierungsmethoden ein grundlegendes Verständnis über die Vorgänge und Mechanismen in sauerstofffreier Umgebung erlangt werden. Diese Prozesse werden auf atomarer Ebene betrachtet, um die physikalischen Eigenschaften der Bindung der Fügepartner in der Kontaktzone am Beispiel des Walzplattierens zu untersuchen. Für weitere Details siehe www.sfb1368.uni-hannover.de/de/forschung/projektbereich-c/teilprojekt-c05/.

In der ersten Förderperiode stehen die grundlegenden Fragestellungen in der Wirkzone im Vordergrund. Konkrete produktionstechnische Verfahren des Urformens, Umformens, Fügens, Trennens und Beschichten sollen dann nach und nach entwickelt werden.

• H.-T. Luu, S. Raumel, F. Dencker, M. Wurz und N. Merkert. Nanoindentation in alumina coated Al: Molecular dynamics simulations and experiments. Surf. Coat. Tech. 437:128342, 2022.
• A. Plack, M. Bierwirth, A.P. Weber und N. Gunkelmann. Experimental and atomistic study of high speed collisions of gold nanoparticles with a gold substrate: Validation of interatomic potentials. J Aerosol Sci. 159:105846, 2021.
• H.-T. Luu, S.-L. Dang, T.-V. Hoang und N. Gunkelmann. Molecular dynamics simulation of nanoindentation in Al and Fe: On the influence of system characteristics. Appl. Surf. Science 551:149221, 2021.
• Y. Rosandi, H.-T. Luu, H. M. Urbassek und N. Gunkelmann, Molecular Dynamics Simulations of the Mechanical Behavior of Alumina Coated Aluminum Nanowires under Tension and Compression, RSC Advances,  10, 1435, 2020.

• Jun.-Prof. Dr. Nina Merkert