Fraunhofer Dresden
Fraunhofer Dresden

Fraunhofer IFAM, Institutsteil Dresden

Kurzporträt

Das Fraunhofer IFAM Dresden, eine der führenden Einrichtungen im Bereich der Pulvermetallurgie, betreibt Grundlagen- und Anwendungsforschung zur problemorientierten Werkstoff- und Technologieentwicklung für innovative Sinter- und Verbundwerkstoffe, Funktionswerkstoffe für die Energietechnik sowie zellulare metallische Werkstoffe.

Das Leistungsspektrum schließt die industrielle Umsetzung der Forschungsergebnisse bis zur Fertigung prototypischer Bauteile ein. Spezielle Technologien, wie z. B. Additiv Generative Fertigung (speziell Selektives Elektronenstrahlschmelzen, 3D-Siebdruck, Fused Filament Fabrication), Melt-Spinning, Schmelzextraktion und Spark-Plasma-Sintern unterstützen die Werkstoff- und Komponentenentwicklung.

Im akkreditierten Prüflaboratorium werden Pulvercharakterisierungen und Prüfungen gesinterter Werkstoffe nach DIN-/ ISO-Standards durchgeführt.

Das Fraunhofer IFAM Dresden ist eine der bedeutendsten Forschungseinrichtungen weltweit in der Entwicklung von Hochleistungssinterwerkstoffen für funktionelle Anwendungen und zeichnet sich durch sein starkes interdisziplinäres Team auf den Gebieten Werkstoff- und Fertigungstechnik, Verfahrenstechnik, Mechatronik, Chemie und Physik aus.

 

Entwicklungsschwerpunkte

 

  • Zellulare metallische Werkstoffe, wie metallische Hohlkugel- und Leichtbaustrukturen, hochporöse Faserwerkstoffe, offenzellige PM-Schäume, 3D-Siebdruckstrukturen und metallische Sinterpapiere für vielfältige Einsatzmöglichkeiten
  • Werkstoffe und Fertigungstechniken für Funktionswerkstoffe der Wasserstofftechnologie und Elektrochemie
  • Werkstoffe für thermische Speicher und Wärmemanagementsysteme sowie Hochtemperaturwerkstoffe
  • Leichtmetalllegierungen, insbesondere Aluminium und Titan
  • Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe insbesondere zur passiven Kühlung von Elektronikkomponenten sowie dispersionsverfestigte Werkstoffe und Reib- und Gleitwerkstoffe
  • Entwicklung von pulvermetallurgischen Technologien und Verfahren
  • Additiv generative Fertigung, insbesondere Elektronenstrahlschmelzen, 3D-Siebdruck und Fused Filament Fabrication

 

Kompetenzfelder

 

  • Fahrzeugbau, z. B. Thermoelektrische und crashabsorbierende Werkstoffe, Leichtbau- und Schalldämpferwerkstoffe, Dieselpartikelfilter, Superkondensatoren
  • Elektronik, z. B. Thermal Management, Thermoelektrische Werkstoffe, Leiterwerkstoffe, Wärmeübertrager aus zellularen Metallen
  • Energietechnik, z. B. Materialien zur Wasserstofferzeugung und -speicherung, Elektrodenwerkstoffe, Wärmeübertrager aus zellularen Metallen, Thermoelektrische Werkstoffe, Verbundwerkstoffe für latente und sorptive Hochleistungsspeicher, Hochtemperaturlegierungen, Superkondensatoren, Wärmesenken
  • Maschinenbau, z. B. Leichtbauwerkstoffe mit hohem Dämpfungsvermögen, Reib- und Gleitwerkstoffe
  • Medizintechnik, z. B. Knochenersatzwerkstoffe aus zellular aufgebautem Titan, biodegradable Werkstoffe aus Magnesium und Eisen
  • Luft- und Raumfahrt, z. B. Aluminium-Legierungen, Hochtemperaturwerkstoffe, Multifunktionelle Leichtbauwerkstoffe aus zellularen Metallen, Titan-Werkstoffe und Titanaluminide

 

Forschungshighlights

 

© SorTech AG

Aluminium-Faserstrukturen für hocheffiziente Wärmepumpen

Im Rahmen des BMWi-geförderten Projektes „Entwicklung einer Gasadsorptionswärmepumpe mit einem aufkristallisierten Zeolithwärmeübertrager und einem neuartigem Verdampfer-Kondensatorapparat (ADOSO)“ entwickelt das Fraunhofer IFAM in Dresden zusammen mit der Stiebel Eltron GmbH und der Sortech AG sowie dem Fraunhofer ISE in Freiburg eine hocheffiziente Adsorptions-Wärmepumpe für die Bereitstellung von Warmwasser und Heizenergie in Wohngebäuden.

 

© Fraunhofer IFAM Dresden

Elektronenstrahlschmelzen – Vielfältig und produktiv

 

© Fraunhofer IFAM

Entwicklung von hocheffizienten Elektrodenmaterialien für gaserzeugende Reaktionen

Die Gewährleistung der Rohstoffverfügbarkeit ist aus sicherheitspolitischen und energiestrategischen Gründen unabdingbar. Wasserstoff ist eine der unersetzbaren Grundchemikalien der chemischen Industrie und darüber hinaus als chemischer Energieträger eine der zentralen Säulen der nachhaltigen Energiewende.
Eine CO2-neutrale Produktion von Wasserstoff ist industriell nur über die elektrochemische Spaltung von Wasser in einem Elektrolyseur realisierbar, sofern dieser mit regenerativen Energiequellen gekoppelt ist.

 

© Fraunhofer IFAM

Metallische Implantatwerkstoffe - Hochporös und degradierbar

Ein nach wie vor nicht vollständig gelöstes Problem in der Medizin ist die Behandlung größerer Knochendefekte. Solche Läsionen heilen nicht spontan und müssen implantologisch versorgt werden. Als Goldstandard ausgedehnter Knochenaugmentationen gilt nach wie vor der patienteneigene Knochen, der allerdings nur begrenzt zur Verfügung steht und dessen Entnahme meistens aus dem Beckenkamm zusätzliche Risiken birgt. Bei der Versorgung mit synthetischem Knochenersatz entstehen dagegen Risiken durch häufig notwendig werdende Entfernungs-OPs sowie durch dauerhafte Störungen der Bildgebung. Als ideale Lösung gelten degradierbare Werkstoffe, also solche Implantate, die nach erfolgter Heilung verschwinden.

 

© Fraunhofer IFAM

PowerPaste – Wasserstoff ohne Druckspeicher

Die wichtigsten Vorteile von Wasserstoff als Sekundärenergieträger sind lange bekannt. Wasserstoff konnte sich jedoch bislang für viele Anwendungen, beispielsweise für Brennstoffzellenanwendungen im mittleren Leistungsbereich, noch nicht breit am Markt etablieren, weil verfügbare Wasserstoffspeicherlösungen an den Kosten, der technischen Umsetzung oder fehlender Wasserstoffinfrastruktur bislang scheiterten. PowerPaste, eine Neuentwicklung des Fraunhofer IFAM am Dresdner Standort, bietet das Potenzial, dies grundlegend zu ändern.

 

© Fraunhofer IFAM

Recycling von Seltenerdmagneten und Produktionsabfällen

Seit der Verhängung von Ausfuhrzöllen durch China für bestimmte Rohstoffe in den Jahren 2010 und 2011 ist eine größere Unabhängigkeit von Seltenerdimporten ein wichtiges wirtschaftsstrategisches Ziel der Bundesregierung. Die drei wichtigsten Optionen zum Erreichen dieses Ziels sind die Erschließung eigener Primärlagerstätten, die Reduktion bzw. Substitution bestimmter Seltenerdelemente – und die Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen durch Recycling.

 

© Fraunhofer IFAM

Effiziente Energienutzung durch Thermoelektrik

Energieeffizienzsteigerung, Ressourcenschonung und die Verringerung der CO2-Emissionen gehören zu den wichtigen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Bis zu 50 % der eingesetzten Primärenergie geht jedoch als Abwärme verloren. Thermoelektrische Generatoren (TEG) können durch Energierückgewinnung aus dieser Abwärme einen Beitrag zu einer effizienteren und emissionsärmeren Energienutzung leisten.

 

Pulvermetallurgie neu gedacht: Gas-Feststoffenergiepeicher

Energiespeicher für Brennstoffe (chemisch) und Wärme (thermisch) zählen zu den wichtigsten Komponenten effizienter Energiesysteme für stationäre und mobile Anwendungen. Am Fraunhofer IFAM in Dresden werden auf der Basis pulvermetallurgischer Fertigungsverfahren kapazitäts- und leistungsoptimierte chemische und thermische Energiespeicher entwickelt, die spezielle Eigenschaften von Gas-Feststoff-Systemen nutzen.

 

Fused Filament Fabrication – Vielfältig und kostengünstig

Additive Fertigungsverfahren für metallische Werkstoffe erfahren zunehmend größere Bedeutung im industriellen Alltag. Zukünftige Entwicklungsziele sind zusätzliche Funktionalitäten bei gleichzeitiger Kostenreduktion. Am Fraunhofer IFAM werden neue Werkstoffe und Methoden auf pulvermetallurgischer Basis entwickelt, um bisherige Grenzen der Einsatzbereiche additiver Verfahren zu überwinden.

 

© Fraunhofer IFAM Dresden

Neues Konzept zur umweltfreundlichen Fertigung von Aluminium