Werkstoffe
Die Werkstoffentwicklung beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Materialien und Werkstoffe für die Energiewende, der Kernfusion sowie für den Leichtbau und der Medizintechnik. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, d.h. es wird die gesamte Prozesskette, beginnend bei Materialentwicklung, über geeignete Formgebungsverfahren bis hin zur Bauteilherstellung und Charakterisierung sowie die Optimierung der Materialeigenschaften betrachtet. Diese anwendungsorientierten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit Instituten aus dem KIT, Partnern in- und ausländischer Forschungseinrichtungen und der Industrie.
Derzeit werden folgende Arbeitsschwerpunkte verfolgt:
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten fokussieren sich auf zwei Methoden der additiven Fertigung:
- Materialextrusion (Fused Filament Fabrication, FFF): Das ursprünglich für den 3D-Druck von Kunststoffbauteilen entwickelte Verfahren wird dergestalt weiterentwickelt, dass die Fertigung von keramischen und metallischen Bauteilen möglich ist. Darüber hinaus sind Funktionsbauteile aus Polymermatrixkompositen (PMC) möglich.
- Electron Beam Melting (EBM): Das ursprünglich für Edelstähle entwickelte Verfahren wird zur Realisierung von Bauteilen aus Ti6Al4V, Wolfram und Inconel718 weiterentwickelt.
Im Fokus der Arbeiten steht die Entwicklung von Formmassen auf Basis neu entwickelter umweltfreundlicher polymerer Bindersysteme sowie mikro- und nanoskaliger keramischer und metallischer Pulver. Dabei lassen sich die Eigenschaften der Werkstoffe auf den jeweiligen Anwendungsfall adaptieren. Von der langjährigen Erfahrung in der Formmasseentwicklung profitiert auch der FFF-Druck von Keramik- und Metallbauteilen.
Schwerpunkt dieser Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ist die gezielte Entwicklung von neuartigen sicheren Elektrolyten für Lithium-, Natrium- und Kalium-Ionen-Batterien für stationäre und mobile Anwendungen. Begleitet wird die Elektrolytentwicklung von einer umfangreichen gasanalytischen Charakterisierung der Elektrolytzersetzungsprodukte bei außergewöhnlicher thermischer und elektrochemischer Belastung.