Erst die Idee, Werkstoffe gezielt einzusetzen, hat den Menschen zum intelligenten Wesen gemacht. Ohne Werkstoffinnovationen hätte es keinen Fortschritt gegeben. Aber wie entstehen neue Werkstoffe?
Angefangen beim Gebrauch von Naturstoffen wie Holz, Stein oder Fell über die ersten gezielten Stahl-Legierungen während der industriellen Revolution bis hin zum Einsatz von modernen Hochtemperaturwerkstoffen, die heutzutage in Flugzeugtriebwerken und Gasturbinen arbeiten. Was tut sich aktuell im Bereich der Stahlentwicklung?
Die Strukturen mancher Materialien sind so klein, dass sie mit bloßem Auge nicht sichtbar sind: Stahldrähte dünner als ein Haar (0,040 mm) erreichen über 80% der theoretischen Maximalfestigkeit von Eisen und schneiden Photovoltaik-Wafer. Höchstfeste Stähle tragen Liftkabinen über 400 Meter in die Höhe. Feste Stähle für Kräne oder Ketten sind zäh genug, um arktischen Temperaturen oder Belastungsschwankungen standzuhalten. Unzähligen Bauteilen im Auto sieht man nicht mehr an aus Draht zu sein, sie verfügen über eine harte Oberfläche und bei Bedarf einen zähen Kern. Kugellager halten unzähligen Umdrehungen Stand.
Die daraus entstehenden technologischen Herausforderungen sind vielfältig. Meist ist es die Kombination von Eigenschaften, die Entwickler fordert: fest und zäh, im Einsatz hart und trotzdem einfach verformbar und vieles mehr.
Wir arbeiten immer daran, Stähle zu schaffen, die einfach zu verarbeiten sind, ohne deswegen im Einsatz Kompromisse eingehen zu müssen. Da sich die Anforderungen verändern, müssen sich auch die Stähle weiterentwickeln.
Unsere technologische Ausstattung erlaubt uns, solche Entwicklungsherausforderungen anzunehmen. Mit unserem Forschungspartner versuchen wir Werkstoffe bis in ihre Atomstruktur zu analysieren.
Wir variieren einzelne Legierungselemente und gießen Kleinstmengen für eine erste Evaluierung ab, wir überprüfen beinahe seriennahe die Stahlfähigkeiten an einzelnen TechMet-Knüppeln, und wir wissen, wie wir die ersten Erkenntnisse in Standardprodukte für unsere Kunden überleiten. Wir wissen Bescheid.
Die Werkstoffentwicklung beginnt beim Kristallgitter, der kleinsten geordneten Zusammensetzung von einzelnen Atomen, um einen uns bekannten Stahl zu bilden. Unsere Aufgabe ist das Verständnis der zeitlich abhängigen Entstehung, der chemischen Zusammensetzung, der Kristallbildung und der Morphologie von später entstehenden Phasen, Ausscheidungen, Versetzungs- und Scherbandbildung sowie vielen weiteren Effekten. Unsere Labormöglichkeiten ergänzt durch jene der nahegelegenen Universitäten geben uns einen tieferen Einblick, um Zusammenhänge zwischen der metallographischen Struktur und den Eigenschaften zu verstehen.
Jeder Prozessschritt verändert in der Produktion den Werkstoff. Viele Eigenschaftsveränderungen sind gewünscht wie hohe Festigkeit oder gutes Verformungsverhalten. Manche Prozesse wirken aber auch gegenteilig, sei es wegen einer ungleichmäßigen Verteilung oder Verlust von Legierungselementen (z.B. Seigerungen, Entkohlung). Einige Werkstoffeigenschaften entwickeln sich erst durch externe Belastung, wie etwa die verformungs- oder belastungsinduzierte Umwandlung eines Austenit in Martensit, um die Festigkeit zu steigern. All diese möglichen Veränderungen müssen wir im Auge haben, um die Legierung richtig festzulegen.
Am Ende der Entwicklung steht die Idee eines Stahls mit seinen Eigenschaften, die wir später in Datenblättern beschreiben:
Diese Überleitung in reale Eigenschaften bestimmt am Ende den Mehrwert, den ein neuer Stahl unseren Kunden bieten kann.
Da unsere Kunden ständig neue Ideen für ihre Produkte entwickeln, hören wir nie auf, unsere Stähle mit neuen Eigenschaften auszustatten: Das verstehen wir unter Entwicklungspartnerschaft.
