Als Fellow der Alexander von Humboldt-Stiftung forscht Dr. Yajie Dai am Institut für Keramik, Feuerfest- und Verbundwerkstoffe. Die Materialwissenschaftlerin unterzieht industrielle Filter aus Keramik Belastungstests und liefert damit wichtige Hinweise für effiziente, robotergestützte Anwendung in der metallurgischen Industrie.
Während des Transports und des robotergestützten Installationsprozesses eines Keramikschaumfilters muss dessen mechanische Leistung sichergestellt werden. Damit Schäden am Material vermieden werden können, muss der Filter stabil genug sein, um dem festen Griff der Roboterhand von allen Seiten sowie den Belastungen beim Transport standzuhalten. Unzählige zylindrische Proben solcher Filter, die vor allem in der Stahlindustrie eingesetzt werden, hat Dr. Yajie Dai schon in die Prüfmaschine gespannt und so auf ihre Stabilität gegenüber Spaltzugbelastungen geprüft.
Mit Messtechnik und einer speziellen Hochgeschwindigkeitskamera verfolgt die Gastwissenschaftlerin, wie durch die Belastung Risse im Material entstehen und voranschreiten: „Erzeugt wird eine Kurve an der der Spannungszustand der Filterproben als Funktion der Kraft und Zeit analysiert werden kann. Darauf basierend wird das makro- und mikromechanische Verhalten der Filterstruktur aufgeklärt“, erklärt Dr. Yajie Dai. In Zusammenarbeit mit weiteren Forschungsgruppen der Universität entwickelt sie daraus Simulationen und 3-D-Modelle. Damit untersucht sie, wie die Makrostruktur die Festigkeit der Filter und die Grenzen ihrer Belastbarkeit beeinflusst. „Dieses Wissen kann zur Produktion widerstandfähiger Filter beitragen.“
Ressourcenschonende Materialien entwickeln
„Die mechanischen Tests bauen auf den Ergebnissen des Sonderforschungsbereichs SFB 920 ´Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration- Ein Beitrag zu Zero Defect Materialien´ auf“, sagt Gastgeber Prof. Christos Aneziris. „Außerdem ermöglichen sie wichtige Einblicke für die Entwicklung ressourcenschonender Feuerfestmaterialien, beispielsweise am aktuellen Graduiertenkolleg GRK 2802 „Feuerfest Recycling“. Wir freuen uns darum sehr, dass Dr. Yajie Dai die TU Bergakademie Freiberg für ihr Forschungsvorhaben ausgewählt hat.“
Eine Zeit lang in Freiberg forschen und leben
Noch bis Ende 2023 forscht die Materialwissenschaftlerin von der Wuhan University of Science and Technology in Hubei (China) an der TU Bergakademie Freiberg. Unterstützt wird sie dabei von der Alexander von Humboldt-Stiftung. „Die Chance, 15 Monate in Deutschland zu forschen, ist einmalig“, sagt Dr. Yajie Dai. „Der Gastaufenthalt ermöglicht mir, neue Netzwerke aufzubauen und Erfahrungen in neuen wissenschaftlichen Fragestellungen zu sammeln.“ Auch ihre Sprachkenntnisse möchte die Chinesin, die schon in Frankreich und Österreich geforscht hat, während ihres Forschungsaufenthalts in Freiberg noch erweitern. „Außerhalb meines Forschungsvorhabens profitiere ich von der persönlichen Hilfsbereitschaft vieler Uni-Mitglieder. Für mich hat sich der Aufenthalt schon heute gelohnt.“