Investment cast cellular metal materials and composites

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Am Gießerei-Institut der RWTH Aachen werden offenporige zellulare metallische Strukturen feingießtechnisch hergestellt. Die "Schwämme" mit Porositäten bis zu 97 % weisen gezielt variierbare, regelmäßige Zellgrößen auf und können prinzipiell in allen gießbaren Metallegierungen hergestellt werden. Feingießtechnisch können Halbzeug aus offenporiger Struktur und Werkstoffverbunde aus massivem Strukturbauteil und offenporiger Schicht in einem Prozeßschritt endabmessungsnah hergestellt werden. Die besonderen dreidimensionalen Netzwerke und die große Vielfalt gießbarer Matrixwerkstoffe sowie die Realisierung einbaufertiger Bauteile lassen besondere mechanische Eigenschaften erwarten. Die strukturspezifischen Eigenschaften und damit das Anwendungspotential der schwammartigen Strukturen in den Bereichen Automobil, Luffahrt, Medizin usw. sind nur ansatzweise bekannt.Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens sollen grundlegende Untersuchungen zur Herstellung und Charakterisierung feingegossener Schwämme durchgeführt weren. Arbeitsschwerpunkte sind:- Systematische Untersuchungen zu grundlegenden Struktureigenschaften.- Grundlegende Beschreibung der Korrelation zwischen Herstellungsparametern und Eigenschaften über Mikrostrukturanalyse und einaxiales mechanisches Verformungsverhalten.- Darstellung metallischer Schwämme als Werkstoffverbunde mit zellularen und kompakten Bereichen, Fertigung realer, prüffähiger Bauteile.- Herstellung von Verbundwerkstoffen durch Infiltration offenporiger Schwämme mit anderen Metallegierungen.Feingegossene zellulare Materialien weisen aufgrund der vielfältigen Variationsmöglichkeiten ein hohes Anwendungspotential auf. Die Kombination von Schwämmen mit kompakten Bereichen ermöglicht die Realisierung intelligenter Bauteile durch lokale Optimierung Bauteileigenschaften. Die hohe Porosität von bis zu 97% ermöglicht die Infiltration mit anderen Metallegierungen. So können form- und stoffschlüssige Verbundwerktstoffe hergestellt werden, deren mechanische Eigenschaften anwendungsgerecht definiert lokal variieren können. Anwendungsgebiete sind z.B. lokale Bauteilverstärkung und Erhöhung der Abriebfestigkeit.In interdisziplinärer Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftlern werden Herstellungsroute und Werkstoffgesetze zur Beschreibung der Struktureigenschaften umfassend behandelt.