Anwenderzentrum VerTec

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Anwenderzentrum VerTec

Neue Materialien und Fertigungsprozesse für Komponenten in der Verfahrenstechnik – VerTec

Komponenten für Anwendungen in der chemischen Verfahrenstechnik – wie z.B. Reaktoren, Mischer oder Wärmetauscher nehmen eine Schlüsselstellung ein; sie bestimmen maßgeblich die Effizienz und Sicherheit von chemischen Prozessen. Häufig sind diese geometrisch komplex aufgebaut und unterliegen hohen thermischen, mechanischen und korrosiven Belastungen. Ein besonderes Problem bei der Herstellung stellen die relativ kleinen Stückzahlen in Verbindung mit schwierig zu verarbeitenden Werkstoffen dar. Des Weiteren erlauben konventionelle Fertigungsverfahren oft keine vollständige Freiheit im dreidimensionalen Design der Bauteile. Die Additive Fertigung ist ein geeignetes Tool für die Herstellung von hochkomplexen maßgeschneiderten Bauteilen für Anwendungen in der chemischen Verfahrenstechnik (siehe untenstehende Abbildungen).

Am Anwenderzentrum VerTec wird ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt. Mit Hilfe von computergestützter Modellierung und Simulation werden möglichst optimale Bauteilgeometrien identifiziert, welche durch selektives Elektronenstrahlschmelzen (SEBM) von Metallpulver gefertigt werden. SEBM erlaubt die endkonturnahe Herstellung nahezu beliebiger Bauteilgeometrien aus Metallen (z.B. Titanlegierungen, Nickel-Basis-Legierungen, Titanaluminide, Kobalt-Chrom oder Kupfer). Am Anwenderzentrum VerTec stehen derzeit mehrere SEBM Maschinen für addtive Fertigung zur Verfügung (siehe untenstehende Abbildungen).

Durch geeignete Beschichtungsmethoden kann die Oberfläche katalytisch aktiv funktionalisiert werden. Schließlich erfolgen Anwendungstests, um die überlegene Performance gegenüber konventionellen Bauteilen zu demonstrieren (siehe untenstehende Abbildung).

 

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Ausgewählte Veröffentlichungen

  • Wolf T., Fu Z. and Körner C., Selective electron beam melting of an aluminum bronze: Microstructure and mechanical properties. Materials Letters, 2019. 238: p. 241-244 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.12.015.
  • Heßelmann C., Wolf T., Galgon F., Körner C., Albert J. and Wasserscheid P., Additively manufactured RANEY®-type copper catalyst for methanol synthesis. Catalysis Science & Technology, 2020. 10(1): p. 164-168 DOI: https://doi.org/10.1039/C9CY01657K.
  • Moioli E., Schmid L., Wasserscheid P. and Freund H., Kinetic modelling of reactions for the synthesis of 2-methyl-5-ethyl pyridine. Reaction Chemistry & Engineering, 2021 DOI: https://doi.org/10.1039/D1RE00085C.
  • Geißelbrecht M., Mrusek S., Müller K., Preuster P., Bösmann A. and Wasserscheid P., Highly efficient, low-temperature hydrogen release from perhydro-benzyltoluene using reactive distillation. Energy & Environmental Science, 2020. 13(9): p. 3119-3128 DOI: https://doi.org/10.1039/D0EE01155J.
  • Dürr S., Zilm S., Geißelbrecht M., Müller K., Preuster P., Bösmann A. and Wasserscheid P., Experimental determination of the hydrogenation/dehydrogenation-Equilibrium of the LOHC system H0/H18-dibenzyltoluene. International Journal of Hydrogen Energy, 2021. 46(64): p. 32583-32594 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.07.119.
  • Littwin G., Röder S. and Freund H.r., Systematic Experimental Investigations and Modeling of the Heat Transfer in Additively Manufactured Periodic Open Cellular Structures with Diamond Unit Cell. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2021 DOI: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.0c06210.
  • Pistor J., Breuning C. and Körner C., A Single Crystal Process Window for Electron Beam Powder Bed Fusion Additive Manufacturing of a CMSX-4 Type Ni-Based Superalloy. Materials, 2021. 14(14): p. 3785 DOI: https://doi.org/10.3390/ma14143785.
  • Wormser M., Kiefer D.A., Rupitsch S.J. and Körner C., Comparison of Transmission Measurement Methods of Elastic Waves in Phononic Band Gap Materials. Materials, 2021. 14(5): p. 1133 DOI: https://doi.org/10.3390/ma14051133.
  • Reith M., Franke M., Schloffer M. and Körner C., Processing 4th generation titanium aluminides via electron beam based additive manufacturing–characterization of microstructure and mechanical properties. Materialia, 2020. 14: p. 100902 DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtla.2020.100902.
  • Bieske J., Franke M., Schloffer M. and Köerner C., Microstructure and properties of TiAl processed via an electron beam powder bed fusion capsule technology. Intermetallics, 2020. 126: p. 106929 DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2020.106929.