Der Leibniz-Universität Hannover und der Technischen Universität Clausthal ist unter Federführung des Instituts für Werkstoffkunde (Hannover) ein Sonderforschungsbereich (SFB) zum Thema „Sauerstofffreie Produktion“ bewilligt worden. Der SFB wird in den kommenden vier Jahren mit rund 9,5 Millionen Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
Ziel der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in dem SFB ist es, eine Produktionstechnik unter Sauerstofffreiheit zu entwickeln und zu etablieren, die faszinierende neue Möglichkeiten eröffnet. Damit können neue, energieeffiziente und ressourcenschonende Prozesse und eine insgesamt effizientere Produktion realisiert werden. Mit Hilfe von neuartigen Verfahren soll der Sauerstoff auf bisher nicht erreichte niedrige Werte reduziert werden. Diese Werte sind um Größenordnungen geringer als in technisch erzeugtem Ultrahochvakuum.
Professor Hans Jürgen Maier, Direktor des Instituts für Werkstoffkunde am Produktionstechnischen Zentrum Hannover und Sprecher des am 1. Januar 2020 offiziell startenden SFB, erklärt die Herausforderung: „Wo immer in der Produktionstechnik zwei Metalle in unmittelbaren Kontakt miteinander kommen, treffen eigentlich nicht die Metallatome aufeinander, sondern die auf den jeweiligen Oberflächen befindlichen Oxidschichten, die durch den Sauerstoff in der Umgebung gebildet werden. Diese Oxidschichten erschweren zum Beispiel das Fügen von Werkstücken, weswegen wir beim Schweißen, Löten und in der additiven Fertigung durch oxidschichtfreie Werkstoffe große Vorteile erwarten. Ebenso könnte der Verschleiß von Werkzeugen beim Spanen und Umformen durch die Abwesenheit von Sauerstoff signifikant reduziert werden.“
Die Clausthaler Forscherinnen und Forscher konzentrieren sich dabei in insgesamt fünf Teilprojekten auf die grundlegenden Fragestellungen der sauerstofffreien Produktion. So beschäftigen sich die drei Teilprojekte von Professor Wolfgang Maus-Friedrichs vom Clausthaler Zentrum für Materialtechnik (CZM) und Professor Alfred Weber vom Institut für Mechanische Verfahrenstechnik mit der Desoxidation von Halbzeugen und Pulvern. Hier soll aufbauend auf den grundlegenden Mechanismen eine neue Technik für die Desoxidation etabliert werden. Im von Dr. René Gustus vom CZM geleiteten Teilprojekt werden zentrale Analysemethoden und Probentransportsysteme in sauerstofffreien Transportbehältern für den SFB entwickelt. Dazu stehen umfangreiche Analysemethoden zur Verfügung. Im von Juniorprofessorin Nina Gunkelmann vom Simulationswissenschaftlichen Zentrum Clausthal-Göttingen (SWZ) geleiteten Teilprojekt soll mit Hilfe von Modellierungsmethoden ein grundlegendes Verständnis über die Vorgänge und Mechanismen in sauerstofffreier Umgebung erlangt werden. Diese Prozesse werden auf atomarer Ebene betrachtet, um die physikalischen Eigenschaften der Bindung der Fügepartner in der Kontaktzone am Beispiel des Walzplattierens zu untersuchen.
In der ersten Förderperiode stehen die grundlegenden Fragestellungen in der Wirkzone im Vordergrund. Konkrete produktionstechnische Verfahren des Urformens, Umformens, Fügens, Trennens und Beschichten sollen dann nach und nach entwickelt werden. Zur Entwicklung dieser Verfahren sind am produktionstechnischen Zentrum Hannover umfangreiche Erfahrungen vorhanden.
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