DLR - Institut für Werkstoff-Forschung

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Univ.-Prof. Dr.-Ing. Heinz Voggenreiter
Direktor, Köln

Univ.-Prof. Dr. techn. Guillermo Requena
Stellv. Direktor und Abteilungsleiter, Köln

Luftbild des Instituts für Werkstoff-Forschung

Institut für Werkstoff-Forschung

Der Forschungsschwerpunkt des Instituts für Werkstoff-Forschung liegt in der Entwicklung neuer Werkstofflösungen und ihrer Prozesstechniken für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in der Energie und im Automobilsektor. In Kooperation mit anderen DLR-Instituten sowie nationalen und internationalen Partnern arbeitet das Institut für Werkstoff-Forschung an Grundlagen- und angewandter Forschung. Das Forschungsportfolio erstreckt sich entlang der Bereiche der metallischen Strukturen, der hybriden Systeme und Intermetallics, der Struktur- und Funktionskeramik, der thermoelektrischen Systemen, der Aerogelen und Aerogelverbundwerkstoffen sowie der Hochtemperatur- und Funktionsschichten.

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Keramische Verbundwerkstoffe für Hochtemperatur-Anwendungen in Luftfahrt, Raumfahrt und Energietechnik

Für den zukünftigen Luftverkehr ist die Bereitstellung effizienter und umweltfreundlicher Antriebe von hoher ökonomischer und ökologischer Bedeutung, dies gilt sowohl für zivile als auch für militärische Flugzeuge. Ein herausragendes Ziel der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im DLR…

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Funktionale Keramikwerkstoffe für solarthermische Anwendungen

In Kooperation mit den DLR-Instituten für Solarforschung und Technische Thermodynamik werden Materialien und Werkstoffe für konzentrierende solarthermische Verfahren entwickelt. Das Materialspektrum umfasst poröse und partikuläre Absorbermaterialien sowie Redoxmaterialien, die sowohl zur solarthermischen Gewinnung von Wasserstoff und synthetischen Brennstoffen als auch zur Hochtemperaturwärmespeicherung eingesetzt werden.

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Hochtemperatur- und Funktionsschichten

In der Abteilung „Hochtemperatur- und Funktionsschichten“ werden Beschichtungen entwickelt, die das Einwirken schädigender Umgebungsmedien auf Werkstoffe, Bauteile und Strukturen verhindern. Dies umfasst sowohl metallische als auch keramische Schutzschichten für monolithisch metallische und keramische bzw. metallische Verbundwerkstoffe entwickelt.

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Thermoelektrische Materialien und Systeme

Die Abteilung entwickelt Materialien, Kontaktierungstechnik und Systemaspekte für thermoelektrische Generatoren (TEG) und Sensoren zum Einsatz bei mittleren und hohen Temperaturen (250-1000 °C) für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in Fahrzeugen und Energieanlagen.

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Metallische und hybride Werkstoffe

Zur Verringerung der Herstellungskosten und des Gewichtes von Komponenten der Luft- und Raumfahrt sowie die Steigerung deren Funktionalität und Leistungsfähigkeit werden unter anderem metallische Werkstoffe und Strukturen erforscht. Hierbei liegt der Fokus auf der Entwicklung Charakterisierung und Bewertung von Leichtmetallen und Hochtemperaturlegierungen.

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Experimentelle und numerische Methoden

Immer kürzere Entwicklungszeiten für neue Bauteile und Aggregate erfordern die beschleunigte und genaue Ermittlung von Werkstoffeigenschaften. Durch die Kombination von experimentellen und numerischen Methoden lässt sich die Zahl zeitaufwändiger Experimente ohne Verlust an Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Daten reduzieren.

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Zentrale Analytik und Metallographie

Die Arbeitsgruppe Zentrale Analytik und Metallographie ist eine zentrale Anlaufstelle im Institut für Werkstoff-Forschung. Als wissenschaftlich-technische Dienstleistung wird die Grundcharakterisierung von Werkstoffen hinsichtlich des Gefüges, der chemischen Zusammensetzung im Mikrobereich und der Phasenanalyse durchgeführt. Diese Arbeiten liefern einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Wechselbeziehung zwischen Materialsynthese und resultierenden Eigenschaften.

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Werkstoffmechanische Prüfung

In der Arbeitsgruppe Werkstoffmechanische Prüfung wird die mechanische Charakterisierung von Werkstoffen als wissenschaftlich-technische Dienstleistung für alle Abteilungen des Instituts angeboten. Es werden Werkstoffuntersuchungen bei beliebigen Belastungen unter einachsiger und biaxialer Beanspruchung durchgeführt. Messungen sind an Luft, im Vakuum und in korrosiver Umgebung im Temperaturbereich von -150°C (unter bestimmten Bedingungen auch bis -196°C) bis + 1400°C möglich.

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Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe

Aerogele sind offenporige, nanostrukturierte Werkstoffe, die aus wässrigen Lösungen durch Gelation (Sol-Gel-Verfahren) und geeignete Trocknungsverfahren gewonnen werden. Übrig bleiben Festkörper mit faszinierenden Eigenschaften. Sie haben eine geringe Dichte, eine hohe innere Oberfläche, eine extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit sowie eine hohe Schallabsorption. Sie können spröde wie Keramik oder flexibel und elastisch wie Gummi sein. Ihre Einsatztemperaturen gehen je nach Ausgangstoffen von -200°C bis 1400°C.

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