- Projektbereich A: Filterwerkstoff
- Projektbereich B: Modellierung Filterstruktur/Filtersystem
- Projektbereich C: Filtereffizienz, Materialeigenschaften
- Projektbereich T: Transferprojekte
Die drei Projektbereiche im Rahmen des SFB 920 sind von einer ständigen Wechselwirkung und dem Informationsaustausch von Ergebnissen gekennzeichnet und führen zusammen in ihrer Wirkung zu einem innovativen SFB-Kreislauf von Erforschung, Werkstoffdesign und Verständnis der Grundwirkungsmechanismen der aktiven bzw. reaktiven Filterwerkstoffe sowie zu Demonstratoren und Übertragung der Ergebnisse auf weitere Metallschmelzen bis zu Anwendungen.
Projektbereich A: Filterwerkstoff
Im Projektbereich A werden aktive Filterwerkstoffe durch die gezielte Einstellung der Grenzflächenspannungen an der Kontaktstelle feste Filterwand / fester Einschluss / metallische Schmelze erforscht, so dass die Filtrationseffizienz von primären und sekundären Einschlüssen zwischen 1 bis 100 µm von ca. 70 % aus Stahlgussschmelzen und von ca. 75 % aus Aluminiumschmelzen auf deutlich über 90 % gesteigert wird. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung des Reaktionsmechanismus und des Filtrationspotentials von reaktiven Filterwerkstoffen im Sinne, dass der Filterwerkstoff mit den in den Schmelzen gelösten Gasen reagiert und zu einer Reduzierung nicht nur der primären und sekundären Einschlüssen führt, sondern dass auch ein wesentlicher Beitrag für die Verringerung der tertiären und quartären Einschlüsse geleistet wird.
Die Projektbereichsleitung übernehmen Prof. Christos G. Aneziris und Dr. Olga Fabrichnaya.
Projektbereich B: Modellierung Filterstruktur/Filtersystem
Der Projektbereich B soll durch physikalische und stochastische Modellbildung und einer darauf aufbauenden Simulation zum grundlegenden Verständnis der Wirkweise der Filtrationsmechanismen in Abhängigkeit von Filterstruktur, -prozess und -system beitragen. Hierfür werden auf Basis experimenteller Arbeiten Modelle der Abscheidung, Agglomeration und Wärmeleitung entwickelt. Ferner ist die stochastische Verteilung der Einschlüsse in der Schmelze die Grundlage für die theoretische Vorhersage von Begegnungswahrscheinlichkeiten. Im Mittelpunkt steht das Verständnis der Mikroprozesse der Abscheidung von Partikeln, also Einschlüssen an der aktiven und reaktiven inneren Oberfläche des Funktionshohlraums. Die prozesstechnischen Arbeiten werden durch mikromechanische, kontinuumsmechanische und schädigungsmechanische Aspekte des Filterwerkstoffverhaltens ergänzt. Dieser Projektbereich wird als Voraussetzung für das zielgerichtete geometrische und materialtechnische Design von Filterstrukturen sowie für die Bewertung des Werkstoffverhaltens unter realen Einsatzbedingungen angesehen.
Die Projektbereichsleitung übernehmen Prof. Urs A. Peuker und Dr. Rhena Wulf.
Projektbereich C: Filtereffizienz, Materialeigenschaften
Im Projektbereich C soll die Effizienz der hergestellten Filtermaterialien ausführlich untersucht und deren Beitrag zur Erschaffung einer neuen Generation von höchstbeanspruchten Metallgussteilen anhand ihrer verbesserten mechanischen Eigenschaften demonstriert werden. Schwerpunktmäßig werden im Projektbereich C die Filtertechnologie und -effizienz in Verbindung mit den Eigenschaften des filtrierten Endproduktes (Metallgussteil) durch ein umfangreiches Prüfprogramm untersucht und Rückschlüsse auf die Filterwerkstoff- (Projektbereich A) und Filterstrukturauslegung (Projektbereich B) gezogen. Im Mittelpunkt stehen u.a. Fragen der Kriechbeständigkeit keramischer Filterkörper bei Formguss-Prozessen unter extremen Temperaturwechseln. Weiterhin sollen die erforderlichen Werkstoffkennwerte ermittelt werden, die einerseits für die Modellierung im Projektbereich B sowie andererseits für ein beanspruchungsgerechtes Werkstoffdesign und die Bauteilauslegung erforderlich sind.
Die Projektbereichsleitung übernehmen Prof. Horst Biermann und Prof. Christiane Scharf.
Projektbereich T: Transferprojekte
Gegenstand des Sonderforschungsbereichs ist die Erforschung neuartiger intelligenter Filterwerkstoffe bzw. Filtersysteme sowie ein an die Filtrationstechnik angelehntes modellunterstütztes Filterdesign der Mikro- und Makrostruktur mit dem Ziel einer erheblichen Reduzierung von anorganischen nichtmetallischen Einschlüssen in der Metallmatrix von Sicherheits- und Leichtbaukonstruktionen. Transferprojekte dienen dabei die gewonnen neuen Erkenntnisse und Innovationen einzelner oder mehrere Teilprojekte des SFBs auf diesem Gebiet in die industrielle Praxis umzusetzen. Die enge Zusammenarbeit zwischen der Hochschule und der Industrie soll dabei von der Weiterentwicklung bis hin zum industriellen Einsatz der Erkenntnisse aus dem SFB 920 führen. Neben der Überprüfung der wissenschaftlichen Ergebnisse unter Praxisbedingungen können wichtige Anregungen und Hinweise aus der Praxis für die Grundlagenforschung im SFB gewonnen werden. Zur Umsetzung neuer Technologien wird gemeinsam mit dem Anwendungspartner die Entwicklung von Prototypen im vorwettbewerblichen industriellen Umfeld angestrebt.
Die Projektbereichsleitung übernehmen Prof. Christos G. Aneziris und Prof. Horst Biermann.