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Abteilung Metallische Werkstoffe

Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sind innerhalb des KIT-Zentrums Energie im Topic 2 - Erneuerbare Energien  und Topic 5 - Fusionstechnologie  angesiedelt und bewegen sich überwiegend im Bereich der Großforschung. Wir beteiligen uns auf nationaler Ebene an zwei Energieprogrammen der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF) - „Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen (EMR)“ und „Kernfusion (FUSION)“ - und engagieren uns auf europäischer Ebene im Großforschungsprojekt EUROfusion, das wir auch aktiv mitgestalten.

 

Fokus

Wir entwickeln metallische Werkstoffe, die extremen Belastungen standhalten können. Das sind insbesondere hohe Temperaturen, starke Wärmeströme und energiereiche Neutronenstrahlung in Kombination mit mechanischen, chemischen oder zeitkritischen Belastungen. Die Werkstoffeigenschaften werden von uns für jeden speziellen Anwendungsfall maßgeschneidert. Damit erschließen wir neue Anwendungen und Einsatzbereiche im Bereich der Energiekonversion. Typische Beispiele beinhalten Komponenten in Konzentrierenden Solarthermischen Kraftwerken, Direktnutzung der Hochtemperaturwärme in Industrieprozessen sowie Plasmaschutzschilde (Divertor), Wärmetauscher (Blanket) und Neutronenmultiplikatoren in Kernfusionsanlagen.

 

Kompetenz

Unsere Forschungsarbeiten finden anwendungsorientiert und vor allem unter den Aspekten der Großforschung statt. Somit steht bei uns neben der Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit besonders der Einsatz industrieller Produktions-, Umform-, Verbindungs- und Fertigungstechnologien im Vordergrund. Ausgehend von einer Idee umfasst unsere Werkstoffentwicklung die theoretische Modellierung, thermodynamische und thermo-mechanische Simulationen, die Produktion im Labor und im industriellen Maßstab, die experimentelle Charakterisierung aller relevanten Eigenschaften, mikrostrukturelle und chemische Analysen, die Fertigung von Prototypen (Halbzeuge und Mockups) sowie Komponententests unter den jeweiligen Einsatzbedingungen. Unser Ziel ist die Bereitstellung neuartiger Werkstoffe inklusive der werkstofftechnologischen Prozessparameter und Kenngrößen, die für die Produktion und die Komponentenfertigung benötigt werden.

 

Netzwerk

Trotz unserer Fokussierung auf Werkstoffe für sehr spezielle Anwendungen sind die zu berücksichtigenden Randbedingungen, Anforderungen und Eigenschaften sehr komplex und vielfältig, so dass bei weitem nicht alle notwendigen Untersuchungen und Experimente innerhalb unserer Abteilung durchgeführt werden können. Deshalb arbeiten wir eng mit einer Vielzahl an Partnern aus dem KIT, der Industrie und mit anderen Forschungseinrichtungen im In- und Ausland zusammen. Vor allem die Charakterisierung und der Test von Prototypen erfordert den Zugang zu Großanlagen wie zum Beispiel die Plataforma Solar de Almería (PSA)Testreaktoren zur Neutronenbestrahlung: HFIR, BR2  oder Experimentieranlagen zur Untersuchung von Plasma-Werkstoff-Wechselwirkungen: WEST, ASDEX, GLADIS, JUDITH & JULE-PSI.

 

Organigramm

Gruppe Hochtemperaturwerkstoffe

Leiter: Dr. Jens Reiser

 

Gruppe Mikrostrukturanalytik

Leiter: Dr. Michael Klimenkov

 

Gruppe Atomistische Modellierung und Validierung

Leiter: Dr. Pavel Vladimirov