Abteilung Mikrostruktur- und Eigenspannungsanalyse

Projekte

AIRA

Hi-Acts Initiative:

• Künstliche Intelligenz für die fortgeschrittene Bildgebung von Intermetallics in recyceltem Aluminium
• Laufzeit bis 12/2025
• Ansprechpartner: Francisco García-Moreno

Das Hauptziel des Projekts ist die Anwendung künstlicher Intelligenz (KI) zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von recycelten Aluminiumlegierungen durch die Kombination mit Bildanalysetechniken an hochauflösenden Röntgentomographiedaten, die am Synchrotron BESSY II gemessen wurden. Unser allgemeines Ziel ist es, fortgeschrittene bildgebende Verfahren zu etablieren und Methoden der künstlichen Intelligenz anzuwenden, um die Leistungsfähigkeit von Materialien zu verbessern. Wir müssen Wissen über Materialbestandteile gewinnen, um sie quantitativ nach ihrer Morphologie, Größe, Form, Netzwerkstruktur usw. Wir müssen auch die Strategien der Bildanalyse verbessern Bildanalysestrategien, z. B. durch Verbesserung der Segmentierungs-, Trennungs- und Erkennungsschritte, und die Bewältigung einer großen Menge von Bilddaten, die bei jedem Experiment erzeugt werden. Dieser Ansatz kann eine breite Auswirkungen auf die Industrie haben und dazu beitragen, das Aluminiumrecycling zu verbessern, die Kosten zu senken und die CO₂ Emissionen.

InhiBeizNorm

WIPANO-Projekt des BMWK:

• Untersuchung des Wechselwirkungsmechanismus zwischen Werkstoff und Wasserstoff während des Beizvorganges unter Einwirkung von Inhibitoren - DIN 50940 Teil 2
• Projektpartner: TU Darmstadt/MPA-IfW, Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG, ZINQ Technologie GmbH, EWH Holding GmbH, iChemAnalytics GmbH, Helmholtz-Zentrum Berlin GmbH
• Laufzeit bis 08/2025
• Ansprechpartner: Mirko Boin

Die Vorbehandlung höherfester Stahlbauteile stellt Anwender immer wieder vor die Frage der kritischen Wasserstoffkonzentration im Bauteil. Der Beizprozess im Rahmen der Bauteilvorbehandlung wird als eine mögliche und entscheidende Quelle für eine Beladung der Werkstoffe mit Wasserstoff eingeordnet. Während der Arbeiten an der DIN 50940 sind die Zusammenhänge zwischen der inhibierenden Wirkung von Beizzusatzstoffen und deren Einfluss auf Wasserstoffversprödung intensiv diskutiert worden. Offene Fragestellung beschäftigen deshalb den Arbeitskreis "Beizinhibitoren" der DIN seit 2015. Schwerpunkte der Arbeiten waren die Wechselwirkung zwischen Werkstoff und Wasserstoff während des Beizvorganges, die Wirkung der Inhibitoren, die Handhabung von Prüflingen, Bewertung unterschiedlicher Nachweis- und Prüfmethoden, sowie der rechtlichen Rahmen für die Interpretation der Prüfergebnisse. Neben der Diskussion dieser Punkte wurden auch schon mehrfach Ringversuche durchgeführt, um die Allgemeingültigkeit von Prüfmethoden abzuleiten. Die Mitglieder des Arbeitskreises verfolgen das Ziel, diese Probleme durch eine Anpassung der bestehenden Normen zu beseitigen. Das HZB wird dabei Last- und Eigenspannungsuntersuchungen an ausgewählten Stählen, Prüfkörpern und Bauteilen durchführen. Als Teil des Technologietransfers fließen diedaraus gewonnen Kennwerte direkt in die Digitalisierung von  neuartigen Bauteil-Prüfprozessen ein.

AluScaL

Technologietransfer-Programm Leichtbau des BMWK:

• Leichtbau mit hochfesten Aluminium-Scandium-Legierungen für die Wasserstoffmobilität, die Luftfahrt und den Fahrzeugbau
• Projektpartner: Anleg GmbH, Getek GmbH, Rosswag GmbH, LEIBER Group GmbH & Co. KG, Gühring KG, DLR- Institut für Fahrzeugkonzepte, Helmholtz-Zentrum Berlin GmbH
• Laufzeit bis 05/2025
• Ansprechpartner: Francisco García-Moreno

Aluminium-Scandium-Legierungen in Hochleistungskomponenten in der Transport- und Luftfahrtindustrie haben ein großes Innovations- und Anwendungspotenzial. Neben der Festigkeitssteigerung gibt es eine deutliche Verbesserung der Warmfestigkeit und weitere positive Effekte auf die Alterungseigenschaften. So bleiben wesentliche Eigenschaften wie Dehngrenze und Zugfestigkeit auch unter Temperatureinfluss deutlich stabiler. Aluminium-Scandium (Al-Sc)-Legierungen erreichen so Materialkennwerte, die sonst nur von Titanlegierungen erreicht werden. Zudem weisen Al-Sc-Legierungen ein gutmütigeres Verformungsverhalten bis zum Versagen und ein niedrigeres Gewicht als Titan auf. Die Eigenschaftsverbesserungen wirken auch bei stärker verunreinigten Sekundäraluminiumlegierungen, so dass deutlich höhere Recyclingmaterialanteile möglich werden, was zu Kosten- und Emissionsreduzierungen führt. Neue Scandiumquellen, wie z.B. von Rio Tinto in Quebec, Kanada, bieten ein großes Potential. Das HZB hat langjährige Erfahrung in der Entwicklung und Charakterisierung von Aluminiumlegierungen und wird an der Entwicklung und Optimierung von Al-Sc-Legierungen für das Schmieden, Strangpressen und Pulver für die additive Fertigung arbeiten. Dabei werden hauptsächlich mikroskopische und röntgenographische Methoden an Großgeräten wie Tomographie und Diffraktion eingesetzt, und deren Möglichkeiten in der Industrie nahgelegt. Die Projektziele sind sehr industrienah und beinhalten ein sehr starkes Technologietransferpotential. Der Schwerpunkt liegt auf die Energieeinsparung und CO2 Reduktion bei der Wasserstoffmobilität, der Luftfahrt und dem Fahrzeugbau.

Avanti

Projekt der Helmholtz Imaging Plattform (HIP):

• Fortgeschrittene bildgebende Analysemethoden für die Röntgentomoskopie dynamischer Prozesse
• Projektpartner: DLR
• Laufzeit bis 02/2025
• Ansprechpartner: Francisco García-Moreno

Das Hauptziel des Projektes Avanti ist die Verbesserung der am Helmholtz-Zentrum Berlin entwickelten bildgebenden Verfahrens Röntgentomoskopie (zeitaufgelöste Tomographie) in Bezug auf Zeitauflösung, Bildqualität und quantitative Auswertung mittels fortschrittlicher Bildanalyseverfahren sowie die Entwicklung und Implementierung von "deep learning" Algorithmen für die Verbesserung der Ergebnisse und Beschleunigung der Bildanalyse-geschwindigkeit mit der vorhandenen Expertise des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Wir werden die Herausforderung annehmen, die Möglichkeiten der aktuellen tomoskopischen Methode in einer komplementären Zusammenarbeit der Partner zu verbessern. Diese Herangehensweise ruft Synergien zwischen den Gruppen hervor und erweitert die Einsatzmöglichkeiten der Tomoskopie auf andere Anwendungsgebiete wie z.B. Geologie, Biologie, Medizin, etc.