Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft hat kürzlich die Bewilligung einer zweiten Förderperiode für den Sonderforschungsberiech (SFB) 1368 „Sauerstofffreie Produktion – Prozesse und Wirkzonen in sauerstofffreier Atmosphäre zur Entwicklung zukunftsfähiger Produktionstechniken und Fertigungsverfahren“ bekannt gegeben.
Prof. Hans Jürgen Maier, Direktor des Instituts für Werkstoffkunde und Sprecher des SFB: „Wir haben mit der sauerstofffreien Produktion in den letzten vier Jahren ein gänzlich neues Forschungsgebiet erschlossen und gezeigt, dass wir damit die bisherigen Produktionsprozesse um neue Möglichkeiten erweitern, die Leistungsfähigkeit der erzeugten Produkte signifikant steigern und zudem völlig neuartige Prozesse ermöglichen können.“
Produktionsprozesse in der metallverarbeitenden Industrie werden heute fast ausschließlich unter Anwesenheit von Sauerstoff durchgeführt. Die dabei zwangsläufig stattfindende Oxidation der Metalloberflächen wirkt in der Fertigung überwiegend als Störfaktor. Eine Produktion in sauerstofffreier Atmosphäre hat dagegen das Potenzial, in technischer, wirtschaftlicher sowie ressourcenschonender Hinsicht enorme Fortschritte zu erzielen.
In der ersten Förderperiode haben die Forschenden des Sonderforschungsbereichs gezielt die grundlegenden Auswirkungen vollkommener Abwesenheit von Sauerstoff bei verschiedenen Produktionsprozessen untersucht. Es zeigte sich, dass im ganz überwiegenden Teil der betrachteten Prozesse die Effekte durch die Sauerstofffreiheit nicht nur kleine Verbesserungen bewirken, sondern tatsächlich die erhofften großen Technologiesprünge. So wurde dem SFB bei der Bewertung durch die 13-köpfige Begutachtungsgruppe dann auch ein hohes disruptives Potential für diese weltweit einzigartige und neue Forschungsidee attestiert.
Auf Basis dieser hervorragenden Ausgangsposition soll nun in der zweiten Förderperiode das Forschungsprogramm konsequent weiterentwickelt werden. Ziel ist es unter anderem das durch die vielen großen Effekte aufgezeigte Potential weiter auszuschöpfen. Damit werden weitere Grundlagen gelegt, um am Ende der Gesamtlaufzeit ein ganzheitliches Verständnis über die Vorgänge bei der sauerstofffreien Produktion zu erlangen und damit einer Übertragung in die industrielle Praxis den Weg zu ebnen.
Die TU Clausthal ist mit 6 von insgesamt 20 Teilprojekten beteiligt. Am Clausthaler Zentrum für Materialtechnik (CZM) sind als Projektleiter Prof. Wolfgang Maus-Friedrichs, Prof. Alfred Weber, Dr. René Gustus, Dr. Lienhard Wegewitz und Dr.-Ing. Henning Wiche involviert. Ein weiteres Projekt wird von Frau Prof. Nina Merkert vom Simulationswissenschaftlichen Zentrum Clausthal-Göttingen (SWZ) geleitet.
Die Themenstellungen der Teilprojekte betreffen die plasmagestützte Desoxidation von Halbzeugen und Pulvern in Form von technischen Materialien wie praxisnahen Stählen bis hin zu legierten Werkstoffen für die additive Fertigung. Zielstellung der Oxidfreiheit sind hierbei Vorteile im Verarbeitungsverhalten der Ausgangswerkstoffe mit anderen Fertigungsverfahren sowie ebenfalls verbesserte Recyclingpotentiale. Auch bei der Herstellung von elektrisch leitfähigen Klebstoffverbindungen soll mit Blick auf die Reduktion von Oberflächenoxiden die Bandbreite nutzbarer, kostengünstiger Additive (Kupfer anstatt Gold oder Silber) vergrößert werden. Weitere Projekte betreffen Molekulardynamiksimulationen zur Stoffschlusssimulation an fest-flüssigen Phasengrenzen unter sauerstofffreien Bedingungen, z. B. als Anwendung für den Verbundguss sowie die gesamte zentrale Analytik für den SFB inkl. Einführung neu entwickelter Messtechniken wie dem sog. Scanning Oxide Spectroscope (SOS). Darüber hinaus ist im SFB auch ein erstes Transferprojekt enthalten, welches die gewonnenen Erkenntnisse in praktische industrielle Anwendungen überführen soll. Es betrifft die Nutzung von nicht-thermischen Plasmajets zur in-situ Oxidreduktion beim Längsnahthochfrequenzschweißen. Das Hochleistungsverfahren zur Herstellung von Stahlrohren (z. B. als Leitungsrohr für den Wasserstofftransport) soll so noch effizienter werden. Industriepartner ist die Salzgitter AG.
