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Materialien der Bahninfrastruktur haben das Potenzial, bei nachhaltiger Auswahl langfristig große Mengen CO2 zu speichern. Das Deutsche Zentrum für Schienenverkehrsforschung (DZSF) will gemeinsam mit dem Fraunhofer IWM und dessen Projektpartner Railistics GmbH die Materialauswahl und Bewertung vorantreiben: Könnte die Megabranche Schienenverkehr durch intelligenten Einsatz kohlenstoffbindender Materialien die CO2-Bilanz nachhaltig verbessern? Um ein möglichst breites Ideenspektrum als Arbeitsbasis zu erhalten, ermittelt eine Online-Umfrage Einsatz-Ideen für Materialien, die bei ihrer Entstehung bzw. Herstellung CO2 aus der Atmosphäre binden.

Das Freiburger Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM ist seit 50 Jahren Vorreiter in der angewandten Forschung zur Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Werkstoffen und Bauteilen. Mit fundierter Expertise von Experiment und Simulation ist das Institut bei Industrieunternehmen und in der Wissenschaft als Forschungspartner sehr gefragt. Damit die auf rund 320 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter gewachsene Belegschaft genügend Raum für modernste Versuchsaufbauten, Probenfertigung und als Gedankenschmiede hat, eröffnet das Institut am 15. September 2021 seine neuen Erweiterungsbauten im Industriegebiet Nord, die Bund und Land gemeinsam mit 14,4 Mio. € finanziert haben.

Im Verbrennungsmotor, in Gleitlagern und in der Raumfahrt: Diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen (DLC) vermindern Reibung und Verschleiß in Reibkontakten. Meist enthalten die dabei in Lagern und Motoren genutzten Schmierstoffe das Additiv Zink-Dialkyl-Dithiophospat (ZDDP), das seinerseits Stahloberflächen gegen Verschleiß schützt. Unglücklicherweise kann es die DLC-Schicht angreifen, was zum vorzeitigen Ausfall führt. Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IWM haben herausgefunden, wie die antagonistische Wechselwirkung zwischen den beiden Stoffen entsteht. Im Journal Nature Communications erklären sie, warum DLC-Schichten in Verbindung mit ZDDP auch zu hart sein können.

Um die enorme Herausforderung des Aufbaus einer gemeinsamen Nationalen Forschungsdateninfrastruktur NFDI zu gestalten, arbeiten deutschlandweit Forschungsbereiche in fachspezifischen Konsortien zusammen. Als eines von zehn Konsortien erhält NFDI-MatWerk jetzt eine fünfjährige Förderung der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz GWK, für die Infrastrukturentwicklung eines gemeinsamen Material-Forschungsdatenraumes. Das von Prof. Chris Eberl vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM als Sprecher vertretene Konsortium besteht aus namhaften Forschungseinrichtungen, einschließlich 11 Antragstellenden und weiteren 15 assoziierten Institutionen.

Der Zukunftsdenker aus Freiburg, Prof. Dr. Peter Gumbsch, hat nun seinen Vorsitz der Wissenschaftlichen Kommission des Wissenschaftsrats abgegeben und fokussiert sich wieder mehr auf seine Rolle als Hochschullehrer und Leiter des Freiburger Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM. Sechs Jahre brachte er seine wissenschaftliche Expertise ein, um Bund und Länder bei wissenschaftspolitischen Entscheidungen zu beraten, nach Lücken im Wissenschaftssystem zu fahnden und vielversprechende Kooperationen anzuregen. Jetzt setzt er sein weites Netzwerk wieder stärker für Freiburg ein.

Wissenschaftlerinnen sind hochwillkommen am Freiburger Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM. Um bereits Schülerinnen für technisch-wissenschaftliche Berufe zu begeistern, betreiben Alexander Fromm und Dr. Rainer Kübler vom Fraunhofer IWM mit großem persönlichen Engagement eine langjährige, erfolgreiche Kooperation mit dem St. Ursula Mädchengymnasium Freiburg. Sie ist inzwischen als feste Bildungspartnerschaft etabliert und begleitet junge Frauen bereits während der Schule und auch durch ein naturwissenschaftliches Studium. Für diese erfolgreiche Initiative wurden die beiden Wissenschaftler vom Vorstand der Fraunhofer-Gesellschaft mit dem »BestChance« Award 2020 ausgezeichnet.

Das größte Potenzial der Digitalisierung in materialintensiven Betrieben liegt in prozessübergreifender Verknüpfung von Materialdaten. Sie verspricht Bauteil-Entwicklungszeiten zu verkürzen, komplexe Fertigungsprozesse schneller zu optimieren und noch zuverlässigeren Anlagenbetrieb als bisher zu sichern. Das Problem ist die sehr heterogene Natur von Materialdaten. Sie macht die Verknüpfung extrem komplex. Ein Forschungsprojekt des Landes Baden-Württemberg unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM aus Freiburg, MaterialDigital, erzielte jetzt große Fortschritte bei der Strukturierung von Materialdaten zu einem durchgängigen Datenraum.

Regenerativ erzeugter Wasserstoff ist ein idealer Energieträger, der künftig in Brennstoffzellen und Autos zum Einsatz kommen soll und Erdgas als Energielieferant ergänzt. Doch kann atomarer Wasserstoff bei hohen Temperaturen Metall verspröden lassen. Lukas Gröner vom Fraunhofer IWM, MikroTribologie Centrum µTC, hat jetzt eine robuste Beschichtung entwickelt, die Stahl wirkungsvoll vor dem Eindringen von Wasserstoff schützt. Die Barrierewirkung dieser sogenannten MAX-Phasen-Schicht ist 3500-mal größer als die von unbehandeltem Stahl. Die Ergebnisse seiner Arbeit hat er in der Zeitschrift Materials (doi: 10.3390/ma13092085) veröffentlicht.

Diamant- und diamantähnliche Kohlenstoffschichten (DLC) sind als extrem beständige Oberflächen in Reibkontakten zu finden – von Raumfahrtkomponenten bis zu Rasiergeräten. Sie verringern Reibung und Verschleiß in Lagern oder Ventilen mithilfe sogenannter Passivierungsschichten, die Anbindungen anderer Materialien verhindern. Bisher war unklar, wie diese Schichten aufgebaut sein müssen, um minimale Reibung zu erzielen. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM, MikroTribologie Centrum µTC, haben nun einen Durchbruch beim Verständnis der Passivierungen erzielt. Die unerwarteten Ergebnisse sind im Fachjournal »ACS Applied Materials & Interfaces« veröffentlicht.

Geschmierte Wellen, Lager oder Getriebe laufen nur dann »wie am Schnürchen«, wenn die Bauteile auf einem perfekten Schmierfilm gleiten und dabei möglichst wenig Reibung, Verschleiß und Energieverlust erzeugen. Dafür müssen die Ingenieurinnen und Ingenieure das Verhalten des Schmierfilms im sogenannten Tribokontakt kennen, was mit Experimenten kaum zu messen ist. Das Fraunhofer IWM, MikroTribologie Centrum µTC, macht darum Schmierstoffeigenschaften mittels atomistischer Methoden berechenbar und hat jüngst spannende Erkenntnisse zu einer der zentralen Kenngrößen, der Druckabhängigkeit der Schmierstoffviskosität, in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.