Eine neue Generation von Fe-basierten Werkstoffen als Schlüssel zur Rohstoffunabhängigkeit – NMB entwickelt innovative Werkstoffalternative

Die sichere Versorgung mit metallischen Rohstoffen, deren Vorkommen absehbar erschöpft sind und die größtenteils aus Ländern außerhalb der EU beschafft werden müssen, ist insbesondere für die Schlüsseltechnologien von großer Bedeutung. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung von Werkstoffalternativen.

Als Ersatz für beschaffungskritische Ni- oder Co-Basis-Werkstoffe rücken zunehmend Eisen-basierte Werkstoffe in den Fokus. Solche Werkstoffe bieten aufgrund der guten Verfügbarkeit von Eisen in Europa und dessen hohe Recyclingfähigkeit eine vielversprechende Lösung, die jedoch bisher durch technische Einschränkungen limitiert ist. So sind ihre begrenzten mechanischen Eigenschaften und eingeschränkte Verschleißfestigkeit und sowie ihre hohe Dichte eine große Hürde für ihren breiten industriellen Einsatz.

Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die Neue Materialien Bayreuth GmbH (NMB) mit der Entwicklung hochfester Stähle mit geringer Dichte, die gleichzeitig eine hohe thermische und mechanische Stabilität auch bei erhöhten Temperaturen aufweisen. Die Neuentwicklungen der NMB zielen darauf ab, der zunehmenden Rohstoffproblematik entgegenzuwirken, eine ausgewogene Balance zwischen Materialeigenschaften und Verarbeitbarkeit zu erreichen sowie darüber hinaus eine leistungsfähigere Werkstoffalternative bereitzustellen. Ein weiteres Plus ist die gute Recyclingfähigkeit von Eisen, die einen geschlossenen Kreislauf ermöglicht.

Ergebnis dieser Arbeiten der außeruniversitären Forschungseinrichtung ist eine neue Generation von Eisen-basierten Werkstoffen, die sich sowohl mit konventionellen als auch mit modernen Fertigungstechnologien effizient verarbeiten lassen. Dank fortschrittlicher Simulationen im Werkstoff-, Prozess- und Produktdesign konnte die Entwicklung gezielt gesteuert und abgesichert werden.

Die Verarbeitbarkeit der neuartigen Werkstoffe wurde mittels Gießverfahren sowie innovativer Verfahren, wie dem Laserauftragschweißen und der Laser-Pulverbettfusion (LPBF), untersucht. Die dabei erreichten mechanischen Eigenschaften wurden bei Raum- und bei Hochtemperaturbedingungen umfassend getestet – mit jeweils überzeugenden Ergebnissen.

Mit dieser neuen Generation leichter und hochfester Fe-basierte Werkstoffe kommt die NMB dem Ziel näher, eine Werkstoffalternative zu den herkömmlichen hochfesten Ni- oder Co-Basis-Stählen bereitzustellen, die sich durch Versorgungssicherheit, Recyclingfähigkeit und High Performance-Eigenschaften auszeichnen – ein Beitrag, um die europäische Industrie nachhaltig für die Herausforderungen der Fertigung von morgen zu rüsten.