Dem Institut für Materialforschung Aalen, IMFAA, ist es gelungen, mehrere Forschungsgroßgeräte für die Materialcharakterisierung und -prüfung einzuwerben. Allein in 2015 konnten Forschungsmikroskope in einem Gesamtwert von circa 2,1 Millionen Euro für die Erforschung von Werkstoffen der Energietechnik und nachhaltigen Mobilität installiert werden. Am 25. November 2015 wurden die neuen Geräte und Labore offiziell vorgestellt.
Materialforschung lebt von Möglichkeiten zur Herstellung und Bearbeitung von Werkstoffen und auch ganz maßgeblich von einer gut ausgestatteten und breit aufgestellten Infrastruktur für die Materialanalytik. In diesem Feld der Materialcharakterisierung gelang es dem Institut für Materialforschung an der Hochschule Aalen nun, einen Labor- und Gerätepark aufzubauen, der Forschungsarbeiten auf hohem Niveau an einem Ort ermöglicht.
Das IMFAA verfügt seit diesem Sommer über zwei neue hochwertige und hochauflösende Forschungsrasterelektronenmikroskope mit umfangreicher Analytik und Ionen- und Laserstrahlbearbeitung, über ein motorisiertes Lichtmikroskop für das Scannen großer Bauteile sowie über moderne Batterieprüfstände. Auch wurden kürzlich verschiedene Geräte für die Magnetmesstechnik, wie ein multifunktionales Magnetometer mit in-situ-Magnetkraftmikroskopie, in Betrieb genommen und deutliche Fortschritte bei der in-situ-Hochtemperaturdiffraktometrie erreicht. Mit diesen Geräten ist es nun möglich, an einer breiten Palette an Werkstoffen und Bauteilen für die Energietechnik und ressourceneffiziente Mobilität wichtige Erkenntnisse und Zusammenhänge für den besseren Einsatz dieser Materialien zu gewinnen.
Die Investitionen wurden durch die Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF) sowie Wirtschaft und Energie (BMWi), die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das Land Baden-Württemberg finanziell unterstützt.
Im Mittelpunkt der Veranstaltung stand die symbolische Einweihung der im Sommer erworbenen zwei neuen hochauflösenden Rasterelektronenmikroskope der Firma Carl Zeiss Microscopy – Crossbeam 540/Laser und Sigma 300VP sowie des neu gestalteten Lichtmikroskopie-Labors, unter anderem mit einem neuen Mikroskop zum Untersuchen großer Proben. Die Elektronenmikroskope sind neben umfangreicher Element- und Strukturanalytik der Firma EDAX (EDX, WDX, EBSD) auch mit einer Laser- und Ionenstrahl-Nanobearbeitung ausgestattet und ermöglichen die Untersuchung von vielfältigen Materialien, wie zum Beispiel Magneten für Elektromotoren, Lithiumionen-Batterien für Energiespeicher, aber auch klassische Fragestellungen wie Schneidwerkzeuge für die Zerspanungstechnik oder Stahlbauteile.
Die Veranstaltung war auch Anlass, um dem Publikum erreichte und gute Fortschritte in der In-situ-Hochtemperaturröntgendiffraktometrie vorzustellen. Am IMFAA ist man nun mit dieser Technologie in der Lage, komplette Wärmebehandlungsversuche, beispielsweise von Werkzeug- oder Wälzlagerstählen für Einspritzsysteme oder Großgetriebe, im Labormaßstab nachzuprüfen und Auswirkungen in der Temperaturführung auf das Härteverhalten und somit Eigenschaften zu ermitteln.
Nicht nur in der Materialanalytik sondern auch in der Herstellung von meist pulvertechnologischen Werkstoffen besitzt das IMFAA eine ausgeprägte Expertise. Deshalb wurden auch die vielfältigen Labore zur Materialherstellung vorgestellt. Das Magnetlabor beherbergt zum Beispiel einen Laborsinterplatz, in dem reaktive Magnetmaterialien unter Vakuum/Schutzgas in einem gerichteten Feld verpresst werden und damit Hartmagnete im Labormaßstab maßgeschneidert hergestellt werden können. Diese Magnete weisen dabei Eigenschaften auf, die denen von industriell hergestellten Magneten entsprechen.
Im Batterielabor wurde die Glovebox zur Zellassemblierung und der Batterieprüfstand zur Zellalterung, bestehend aus Batterietestsystem und Sicherheitsklimaschrank, gezeigt. Nach der Alterung erfolgt die post-mortem-Analyse zur Evaluierung der Degradationsmechanismen. Die Lithiumionen-Akkus werden als sogenannte Swagelok-Zellen gebaut, bei denen Parameter, wie zum Beispiel der Druck in der Zelle, verändert und gemessen werden können. Zusätzlich wurde eine In-situ-Zelle für XRD-Untersuchungen entwickelt und ausgestellt, mit Hilfe derer anwendungsrelevante Zyklierversuche von Batterien quasi live beobachtet werden können. Sehr einzigartig sind die Möglichkeiten im Hochtemperaturlabor, in dem unter anderem neuartige Verbundwerkstoffe auf Basis von Nickel-Keramik oder Kupfer-Graphit hergestellt werden und auf Tauglichkeit hinsichtlich Anwendungen in der Werkzeugtechnik und neuen triboelektrischen Kontaktwerkstoffen von Start-Stopp-Systemen bei Motoren getestet werden.
Mit den gut ausgestatteten Laboren für die Materialmikroskopie und Materialanalytik wird der Forschungsschwerpunkt Neue Materialien und Fertigungstechnologien der Hochschule nachhaltig gestärkt. Ebenso profitiert die praxisnahe und anwendungsorientierte Lehre an der Fakultät Maschinenbau/Werkstofftechnik mit den Studienmöglichkeiten in der Materialographie, Werkstoff- und Oberflächentechnik sowie dem Forschungsmaster Advanced Materials und Manufacturing von den neuen Geräten.
