Lehrstuhl für Werkstoff- und Prozesstechnik - Glas und Verbundwerkstoffe

 

Der Lehrstuhl für Werkstoff- und Prozesstechnik - Glas und Verbundwerkstoffe unter der Leitung von Professor Christian Roos hat sich die Aufgabe gestellt, sowohl in der Wissenschaft, als auch in der Lehre eine Brücke von den werkstoffwissenschaftlichen und physikochemischen Grundlagen glasbildender Systeme zu den industriellen Schmelz- und Verarbeitungsprozessen zu schlagen.

Forschungsschwerpunkte

Die gegenwärtigen Forschungsschwerpunkte umfassen experimentelle und theoretische Arbeiten zum thermodynamischen Zustand glasbildender Oxidsysteme inklusive der Modellierung der thermochemischen und physikalischen Eigenschaften vielkomponentiger Gläser und Glasschmelzen und der daraus abgeleiteten, gezielten Entwicklung von Gläsern und Fügeloten mit vorgegebenen Eigenschaftsprofilen. Weitere Schwerpunkte sind die Chemie und Tribochemie der Glasoberfläche, die Thermodynamik, Kinetik und Prozesstechnik abschmelzender Haufwerke aus primären und sekundären Rohstoffen sowie die wärmetechnische Analyse industrieller Schmelzprozesse.

A) Technologie

Der Lehrstuhl zeichnet sich durch Kompetenzen entlang der gesamten Prozesskette ausgehend von Rohstoffen, über Schmelzaggregate und Formgebung bis hin zur Abgasanalyse aus. Besonders bei Themen zur Glastechnologie gibt es eine enge Zusammenarbeit mit verschiedenen Industriepartnern, z.B. im Bereich der Charakterisierung und Gegenüberstellung von unterschiedlichen Rohstoffen und Gemengen, der Optimierung des Schmelzvorgangs oder der Analyse der Leistung von Glaswannen.

B) Glasentwicklung

Seit vielen Jahren ist ein Forschungsschwerpunkt des Lehrstuhls die Entwicklung von anwendungsspezifischen Glaszusammensetzungen. Die Anwendungsgebiete von Gläsern sind sehr vielfältig, was sich in den Anforderungen an Eigenschaften und auch Herstellparametern zeigt. Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt mit Bezug zur industriellen Anwendung ist zum Beispiel die Entwicklung hochfester Gläser zur Verwendung als Glasfasern in Verbundwerkstoffen. Modellierungen zur Struktur von Gläsern und deren Bezug zu elastischen Eigenschaften des Werkstoffs ermöglichen eine sehr gezielte Auswahl und Entwicklung von neuen Glaszusammensetzungen. Konkrete Anforderungen zur Verarbeitbarkeit wie z.B. Liquidustemperatur, Viskositätsprofile oder Kristallisationsneigung müssen dabei auch immer berücksichtigt werden. Simulationen auf der Grundlage thermodynamischer Daten unterstützen an dieser Stelle die Glasentwicklung.

C) Thermochemie

Eine große apparative Ausstattung ermöglicht es eine ganze Reihe an thermodynamischen Größen experimentell zu ermitteln. Darunter fallen z.B. Messungen der Wärmekapazität im Tief- und Hochtemperaturbereich, Bestimmung von Enthalpien und Entropien von Gläsern und Kristallen.

D) Werkstofftechnik

Oxidische Gläser finden auch Anwendung in Bereichen, die eventuell nicht so offensichtlich sind. Das Fachwissen und die Ausstattung des Lehrstuhls ergänzen daher auch Arbeiten z.B. im Bereich der Biomaterialien, Beschichtungen, Fügewerkstoffe und Glaskeramiken.