Reibextrusion & Werkstoff-Processing

Die Forschungsgruppe Reibextrusion und -konsolidierung befasst sich mit der Untersuchung und Erzeugung von Materialien mit angepasster Mikrostruktur und optimierten Eigenschaften, sogenannten Value Added Materials (VAM). Diese VAM sind hochentwickelte Materialien mit verbesserten strukturellen und funktionellen Eigenschaften, die durch forschungs- und technologiebasierter Prozessentwicklung ermöglicht werden. Eine der Herausforderungen ist dabei die effektive und effiziente Prozessführung. Reibbasierte Materialverarbeitung, wie der Reibextrusionsprozess, bietet hier eine vielversprechende Methode VAM unter Nutzung hoher Verformungsraten und niedriger Verarbeitungstemperaturen, ohne Aufschmelzen des Materials, zu generieren.

Schematische Darstellung des Reibextrusionsprozesses

Reibextrusion ist ein Festphase-Verarbeitungsprozess zur Erzeugung vollständig kompaktierter Extrudate und basiert auf starker plastischer Verformung bei über Reibung generiertem Energieeintrag. Das Ladungsmaterial, z.B. Späne, Pulver oder Gussmaterial, rotiert dabei relativ zur Matrize während Beaufschlagung mit einer Axialkraft. Die Reibung zwischen Ladung und Matrize führt zur Erwärmung und Plastifizierung des Ladungsmaterials bei hohem Verformungsgrad. Das plastifizierte Material wird in Folge durch die Matrize gepresst und konsolidiert, so dass Drähte, Stangen oder Rohre mit optimierten Eigenschaften erzeugt werden können.

Die Qualität der Eigenschaften von Mikrostruktur und extrudiertem Vollmaterial hängen dabei vom Zusammenspiel der Mechanismen im Ungleichgewichtszustand der Festphase-Verarbeitung ab, die erhebliche Verbesserungen erlaubt. Die zugrundeliegenden Prozessmechanismen werden im Hinblick auf Zusammenhänge zwischen Prozessbedingungen, Mikrostruktur und erzielten Materialeigenschaften sowohl experimentell als auch simulativ untersucht.