Die Wirkung von Wasserstoff auf Werkstoffe beherrschen#

Das neue Fraunhofer IWM Wasserstofflabor - Die Wirkung von Wasserstoff auf Werkstoffe beherrschen

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Wasserstoff spielt in allen Zukunftsszenarien der Energiewirtschaft eine prominente Rolle. Als verbindendes Element zwischen unterschiedlichen Bereichen der Energieversorgung trägt Wasserstoff zu einer nachhaltigen Umwandlung, Speicherung und Nutzung von Energie bei. Wasserstofftechnologie unterstützt den Ausbau erneuerbarer Energiesysteme und die Vermeidung des CO2-Ausstoßes.

Fertigungs- oder betriebsbedingt kann Wasserstoff in atomarer Form eingelagert werden und strukturelle Schädigungsmechanismen in Gang setzen, die Bauteilversagen verursachen. Bei
vielen Metallen, insbesondere bei Hochleistungswerkstoffen, sind während der Entwicklung, in der Fertigung und im Einsatz Diffusions-, Reaktions- und Schädigungsprozesse zu beachten,
um einen sicheren Betrieb und eine lange Lebensdauer von Systemen im Kontakt mit Wasserstoff zu gewährleisten.

Eine fortschrittliche Beschreibung und Bewertung der Wirkung von Wasserstoff auf Werkstoffen berücksichtigt Mechanismen auf makroskopischen und mikrostrukturellen Werkstoffskalen ebenso wie auf der atomaren Skala und überträgt diese Mechanismen in zuverlässige Lebensdauervorhersagen und Risikoeinschätzungen. Genau diesen Ansprüchen wird das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM mit seinem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt Werkstoffe im Kontakt mit Wasserstoff gerecht.

Den Workshop »Die Wirkung von Wasserstoff auf Werkstoffe beherrschen« nehmen wir zum Anlass, gemeinsam mit prominenten Vertretern aus Industrie und Wissenschaft aktuelle
Lösungen für akute Probleme beim Einsatz von Werkstoffen im Kontakt mit Wasserstoff vorzustellen und über zukunftsweisende Konzepte zu diskutieren.

In den vergangenen zwei Jahren haben wir am Fraunhofer IWM eine erhebliche Erweiterung unserer praktischen und theoretischen Möglichkeiten zur Werkstoff-Wasserstoff-Mechanik aufgebaut: neue Laborräumlichkeiten, neue Experimentiertechniken und neue  Simulationswerkzeuge. Diese stellen wir im Rahmen dieses Workshops vor.

Wasserstoffforschung am Fraunhofer IWM#

Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zielen darauf ab, Wechselwirkungen von atomarem oder molekularem Wasserstoff im Kontakt mit Werkstoffen mit experimentellen Methoden und theoretischen Modellen zu beschreiben: Adsorption, Desorption, Dissoziation und Assoziation von mole kularen wasserstoffhaltigen Gasen oder Fluiden an Werkstoffoberfl ächen, Absorption, Permeation, Diffusion und Reaktion von atomarem Wasserstoff in Werkstoffgefügen. Damit ermöglichen wir eine zielsichere mechanistische Beschreibung von Schädigungsabläufen, eine Bewertung des Werkstoff- und Bauteilverhaltens und die Ableitung von Designrichtlinien und Lebensdauervorhersagen.

Wasserstoffforschung am Fraunhofer IWM

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Wofür steht das neue Fraunhofer IWM Wasserstofflabor?#

H2-Tribolabor

Modellierung von Tribokontakten – Schmierstoffbewertung – Barriereschichten

H2-Mikrolabor

Aufklärung wasserstoffi ndizierter Schädigungsprozesse an mikroskaligen Proben

H2-Hochdrucklabor

Autoklaven bis 1000 bar – Hohlprobentechnik – Beladungstechnik

H2-Simlabor

Multiskalensimulation – Quantenphysik bis Kontinuumsmechanik

H2-Schadenslabor

Schädigungsmechanismen – Schadensvermeidung – Mikrostrukturanalytik

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Programm Laboreröffnung am 10. April 2019#

13:30 Empfang und Imbiss
14:00 Eröffnung
Prof. Dr. Peter Gumbsch, Institutsleiter Fraunhofer IWM
14:30 Grußwort
Michael Kleiner, Ministerialdirektor im Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau des Landes Baden-Württemberg
Grußwort
Prof. Dr. Ralf Wehrspohn, Vorsitzender Fraunhofer MATERIALS, Institutsleiter Fraunhofer IMWS
15:00 Decarbonization of Energy and Sector Coupling – Gas Turbines as a sustainable technology using hydrogen from electrolysis as a green fuel
Dr. Volkmar Pflug, Vice President Energy Consulting, Siemens Energy, Erlangen
15:30 Forschungsbedarfe und Entwicklungsperspektiven aus Sicht der Werkstoffmechanik
Dr. Wulf Pfeiffer, Stv. Geschäftsfeldleiter Werkstoffbewertung, Lebensdauerkonzepte, Fraunhofer IWM
16:30 Laborführung
19:00 Gemeinsames Abendessen für geladene Gäste
und Teilnehmende am Fachworkshop

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Programm Fachworkshop am 11. April 2019#

8:30

Begrüßung und Einführung
Prof. Dr. Peter Gumbsch, Institutsleiter Fraunhofer IWM

QUALIFIZIERUNG VON BAUTEILEN FÜR DEN KONTAKT MIT WASSERSTOFF

8:45

Anforderungen an Stahlrohrwerkstoffe für Wasserstoffanwendungen
Dr.-Ing. Holger Brauer, Quality Assurance, Research & Development, Mannesmann Line Pipe GmbH, Hamm

9:15

Werkstoffmechanische Qualifizierung von Gasfernleitungswerkstoffen für Wasserstoff
Dr. Wulf Pfeiffer, Stv. Geschäftsfeldleiter Werkstoffbewertung, Lebensdauerkonzepte, Fraunhofer IWM

9:45

Pause

 WASSERSTOFF IN TRIBOLOGISCHEN SYSTEMEN

10:15

Neue Erkenntnisse der WEC-Bildung im Wälzlager
Reiner Spallek, Manager Globale Tribologie, Klüber Lubrication SE & Co. KG, München

10:45

Die Aufklärung der Freisetzung von Wasserstoff aus Schmierstoffen und die Vermeidung des Eintritts in die Oberfläche tribologischer Systeme
Dr. Andreas Kailer, Stv. Geschäftsfeldleiter Tribologie, Fraunhofer IWM

11:15

Laborführung

12:15

Imbiss

WASSERSTOFFVERSPRÖDUNG BEIM SCHWEISSEN 

13:15

Ermüdungsverhalten von Metallen unter Wasserstoffeinfluss
Dr.-Ing. Thorsten Michler, Opel Automobile GmbH, Rüsselsheim

13:45

Simulation der Kaltrissgefahr in Schweißverbindungen
Dr. Frank Schweizer, Geschäftsfeld Werkstoffbewertung, Lebensdauerkonzepte, Fraunhofer IWM

MULTISKALEN-BETRACHTUNG DER WECHSELWIRKUNG VON WASSERSTOFF MIT  METALLGEFÜGEN

14:15

Einfluss von Wasserstoff auf das Ermüdungsverhalten von Stählen
Dr. Petra Sonnweber-Ribic, Materialforschung, Robert Bosch GmbH, Renningen

14:45

Pause

15:15

Physikalische Modellierung von Wasserstoffatomen in Werkstoffgefüge
Prof. Dr. Christian Elsässer, Geschäftsfeldleiter Materialdesign Fraunhofer IWM

15:45

Abschlussdiskussion und Zusammenfassung

16:00

Ende

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#Fraunhofer IWM Videoserie: Wasserstoffversprödung

Dr. Ken Wackermann

Neue Prüfstände zur Wasserstoffversprödung in Metallen