Programm - Deutsches Kupferinstitut

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13. KUPFER-SYMPOSIUM Werkstofftagung vom 16. – 17. November 2016 in Karlsruhe in Kooperation mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 2016 findet die Werkstofftagung zusammen mit dem Institut für Angewandte Materialien am Karlsruher Institut für Technologie KIT statt. Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft führt die Aufgaben nationaler Großforschung und die einer Landesuniversität zukunftsweisend zusammen und bietet damit der Veranstaltung rund um Kupfer und Kupferlegierungen ein spannendes Umfeld. Das Institut für Angewandte Materialien - Computational Materials Science (IAMCMS) befasst sich in Forschung und Lehre mit den mechanischen und strukturellen Eigenschaften von Werkstoffen und der Bauteilbewertung. Programmausschuss: Dr. N. Gaag, Diehl Metall Stiftung & Co. KG, Röthenbach Prof. P. Gumbsch, Institut für Angewandte Materialien, KIT Karlsruhe Dr. D. Helm, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg Dr. U. Hofmann, Wieland-Werke AG, Ulm Dr. M. Hoppe, Aurubis AG, Hamburg Dr. A. Klassert, Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V., Düsseldorf Dr. M. Köhler, Diehl Metall Stiftung & Co. KG, Röthenbach Dr. G. Müller, Wieland-Werke AG, Ulm Dr. K. Ockenfeld, Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V., Düsseldorf Dr. W. Pavel, Gebr. Kemper GmbH & Co KG, Olpe Dr. D. Rode, KME Germany GmbH & Co. KG, Osnabrück B. Schmitz M.A., Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V., Düsseldorf Dr. L. Tikana, Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V., Düsseldorf Das Kupfer-Symposium ist die bedeutendste deutschsprachige Plattform für den professionellen Erfahrungsaustausch zwischen Industrie und Forschung und eine der wichtigsten werkstoffwissenschaftlichen Veranstaltungen zum Thema Kupfer. Neben den qualitativ hochwertigen Fachvorträgen wird von den Teilnehmern insbesondere die Möglichkeit geschätzt, sich über künftige Entwicklungen innerhalb der Werkstofftechnik und Fertigungstechnik auszutauschen und neue Forschungsansätze zu definieren. Die Veranstaltung bietet Forschungsinstituten, Hochschulen und der Industrie die Möglichkeit, den Dialog zu intensivieren und die Zusammenarbeit zu optimieren. Das Kupferinstitut ist als Dienstleister zu allen Fragen rund um Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendung von Kupferwerkstoffen, als Initiator und Koordinator entsprechender Forschung und als Verband der kupfererzeugenden und -verwendenden Industrie tätig. KUPFERINSTITUT.DE | 3 Tagungsprogramm Tagungsort: Novotel Karlsruhe City Festplatz 2, D- 76137 Karlsruhe Mittwoch, 16. November 2016 11.30 Uhr Eintreffen der Gäste, Imbiss 12.00 Uhr Exkursionen Fachinstitute KIT 14.30 Uhr Kaffeepause 15.00 Uhr Begrüßung Dr. A. Klassert, Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V., Düsseldorf LED UND BRENNSTOFFZELLE WELCHEN NUTZEN BRINGT KUPFER? Vorsitz: Dr. M. Hoppe, Aurubis AG 15.10 Uhr Lichttechnik und Kupfer - Ein Überblick    S. Fassbinder, Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e.V., Düsseldorf Licht ist eine Form von Energie und entsteht aus Quantensprüngen im ursprünglichen Sinne der Physik. In der betrieblichen Praxis finden sich zwei Methoden der »feinen Art«, um auf effiziente Weise Licht zu erzeugen: Die traditionellen Leuchtstofflampen und die neuen, auf Halblei- 4 | KUPFERINSTITUT.DE tern basierenden Leuchtdioden. Die Urform der Erzeugung elektrischen Lichts stellt im Vergleich hierzu eine »Holzhammer-Methode« dar: Man erwärmt etwas so stark, dass es hinreichend hell glüht. Es entsteht ein so genannter »Temperaturstrahler« in Form der Glühlampe. Allerdings war auch diese zur Zeit ihrer Erfindung ihren Vorgängerinnen – Kerzen, Fackeln, Petroleumlampen – in der Effizienz schon um einen so großen Schritt überlegen wie er kein zweites Mal mehr wird vollzogen werden können, da dies Wirkungsgraden weit über 100% entspräche. Nur elektrischer Strom ermöglicht diesen Quantensprung auch im übertragenen Sinne, und dieser benötigt Kupfer. 15.45 Uhr Wie Kupfer organische Leuchtdioden effizienter macht – Mehrkernige Kupferkomplexe als neue Emittermaterialien    Prof. S. Bräse, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Karlsruhe Seit einiger Zeit liegt die Entwicklung von neuen, energiesparenden Lösungen für den Beleuchtungs- und Displaymarkt im Fokus von Forschungsaktivitäten in Unternehmen und an Universitäten. Organische Leuchtdioden (OLEDs) haben sich mittlerweile als innovative Lösung am Markt etabliert, jedoch besteht weiterhin ein großes Forschungs- und Entwicklungspotential. LED und Brennstoffzelle Kupferhaltige Leuchtstoffe, deren hohe Effizienz aus thermisch aktivierter verzögerter Fluoreszenz (TADF) stammt, können andere Metallkomplexe hier in Zukunft ablösen. In dem Vortrag werden Grundlagen, Forschungsbeiträge der eigenen Gruppe in Zusammenarbeit mit der Firma Cynora sowie zukünftige Entwicklungen wie die Druckbarkeit vorgestellt. 16.20 Uhr Hochporöse Polymer-Kupfer-Komposite für neuartige Anwendungen Prof. A. Greiner, Universität Bayreuth Prof. U. Schröder, TU Braunschweig Polymer-Kupfer-Komposite bieten auf Grund der Kombination von Polymereigenschaften mit den metallischen Eigenschaften des Kupfers ganz besonders vielfältige Möglichkeiten für neuartige Anwendungen. Die Anwendungsperspektiven werden noch vielfältiger, wenn man hochporöse Polymersysteme in Form von Schwämmen oder Schäumen einsetzt. Die Herausforderung liegt dabei in der gleichmäßigen Verkupferung dieser Systeme. In diesem Tandembeitrag werden sowohl die Herstellung verkupferter Polymerschwämme vorgestellt als auch deren Eigenschaften an Hand ausgewählter Anwendungssysteme dokumentiert. Als vollkommen neues Anwendungsfeld wird der Einsatz verkupferter Polymerschwämme als Elektroden in mikrobiellen Brennstoffzellen im Detail diskutiert. 17.20 Uhr Podiumdiskussion: Wie sieht die Licht- und Energietechnik der Zukunft aus? 17.45 Uhr Ende der Veranstaltung 18.30 Uhr Entdecken Sie das Karlsruher Schloss! Get-together im historischen Kleinod von Karlsruhe. Rundgang und Abendempfang Übergabe Förderpreis 2016 des Deutschen Kupferinstituts 23.00 Uhr Rückkunft Hotel KUPFERINSTITUT.DE | 5 Tagungsprogramm Tagungsort: Novotel Karlsruhe City Festplatz 2, D- 76137 Karlsruhe Donnerstag, 17. November 2016 8.30 Uhr Begrüßung und Vorstellung KIT und IMA Prof. P. Gumbsch, KIT Karlsruhe, Institut für Angewandte Materialien SYSTEMGEBUNDENE MATERIALEIGENSCHAFTEN Vorsitz: Dr. D. Rode, KME Germany GmbH & Co. KG 8.50 Uhr Schwingfestigkeitsverhalten von Kupfer-Legierungen für die Anwendung in mobilen Steuergeräten  R. Wagener1, H. Kaufmann1, T. Melz1, M. Scurria1, T. Kimpel2, M. Haouel2, 1Fraunhofer LBF, Darmstadt, 2Robert Bosch GmbH Elektronische Steuergeräte in der Automobilindustrie sind mechanischen, thermomechanischen und elektrischen Wechselwirkungen ausgesetzt. Aufgrund der Tendenz zur Funktionsintegration und Miniaturisierung nimmt die lokale Beanspruchung zu, so dass auch bisher nicht oder nur gering mechanisch beanspruchte Bauteile unter zyklischer Belastungen versagen können. Dementsprechend findet derzeit eine Änderung in dem Anforderungsprofil der Kupfer-Legierungen statt, wobei die mechanischen und zyklischen Eigenschaften in den Fokus 6 | KUPFERINSTITUT.DE rücken, ohne dass große Einbußen hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften in Kauf genommen werden sollen. Die Bauteile werden betriebsfest bemessen, um ein Versagen bei zyklischer Belastung von einzelnen Komponenten wie Stecker der kalten Kontaktiertechnik während der geplanten Nutzungsdauer zu vermeiden. Neben verschiedenen Schwingfestigkeitskennwerten wird ein Konzept benötigt, das die Übertragung der Kennwerte auf unterschiedliche hoch beanspruchte Bauteilbereiche erlaubt; unter anderem ist dabei der vorhandene Größeneinfluss zwischen Werkstoffproben zur Kennwertermittlung und den oftmals kleineren Bauteilen zu berücksichtigen. Als Werkstoffe für die hier präsentierten Untersuchungen dienen zwei Kupfer-Legierungen, die typisch für die Anwendung in Steuergeräten der Automobilindustrie sind, wobei die erste eine niedrigfeste, preisgünstige Legierung mit sehr guten elektrischen Eigenschaften ist und die zweite über eine erhöhte mechanische Festigkeit zu Lasten der elektrischen Eigenschaften verfügt. 9.15 Uhr Notwendigkeit der intensiven Analyse des bauteilgebundenen Werkstoffverhaltens von Kupfer D. Loos, E. Barti, R. Wagener, T. Melz, 1BMW Group, München, 2Fraunhofer LBF, Darmstadt Der Einsatz von elektrischen Traktionsmaschinen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge erfordert eine hohe Leistungsdichte und einen sehr guten Werkstofftagung Wirkungsgrad bei möglichst geringen Kosten. Um den Anforderungen gerecht zu werden, ist zum einen eine kostenoptimierte Konstruktion sowie zum anderen eine Auslegung an der Grenze der Bauteilfestigkeit notwendig. Aufgrund der Ressourcenknappheit von seltenen Erden rücken magnetlose Elektromotoren immer mehr in den Fokus der Entwicklung. Hierbei besteht die Herausforderung darin, für den Elektromotorenbau spezifische Materialien zu charakterisieren und zu modellieren. In nahezu allen Maschinentypen wird Kupfer aufgrund der hohen elektrischen Leitfähigkeit für die Erzeugung eines magnetischen Feldes eingesetzt. Dieses kann in reiner Form oder durch das Beimischen von zusätzlichen Elementen als Legierung vorliegen. Kupferlegierungen bieten die Möglichkeit, die Werkstoffeigenschaften in Abhängigkeit des Anwendungsfalles gezielt einstellen zu können. Kupfer bzw. Kupferlegierungen werden je nach Maschinentyp auf unterschiedliche Weise verarbeitet. Folglich gilt es in Abhängigkeit des Anwendungsfalles die aus der Fertigung resultierenden Einflüsse auf die mechanischen sowie elektrischen Eigenschaften zu berücksichtigen. 9.40 Uhr Modulare Auslegung von Bordnetzen in der Automobiltechnik mit reduzierten Berechnungsmodellen H.-D. Ließ, Universität der Bundeswehr, München Der Dimensionierung von elektrischen Verbindungen und der Optimierung ihres Materialaufwandes kam bisher im Allgemeinen nur eine Nebenrolle zu. Das hat sich zuerst in der Luftfahrttechnik und jetzt auch in der Automobiltechnik geändert, wo auch das Materialgewicht immer mehr in die Betriebskosten eingeht. Aber auch in der stationären Technik wird die Forderung nach Leichtbau im Interesse der Kostenoptimierung immer dringender, weshalb an dieser Stelle die Wege zur optimalen Dimensionierung von elektrischen Verbindungen und zu den dafür verfügbaren Rechenhilfen aufgezeigt werden sollen. 10.05 Uhr Kaffeepause HOCHLEISTUNGSFÜGEVERFAHREN FÜR KUPFERVERBINDUNGEN Vorsitz: Dr. J.-M. Welter, ehem. SF2M 10.30 Uhr Magnetimpulsschweißen von Kupferlegierungen A. Rebensdorf, S. Boehm, IPL, Universität Kassel Die steigende Nachfrage nach kalten Fügeverfahren bietet besonders der Magnetimpulstechnologie die Möglichkeit ihre Potentiale auszuschöpfen. Dies spiegelt sich besonders bei Mischverbindungen wieder (z.B. Kupfer-Aluminium-Verbindungen oder Kupfer-Stahl-Verbindungen). Das Magnetimpulsschweißen (MPS) hat als Verfahren deutliche Vorteile gegenüber anderen Schweißverfahren. So entstehen durch KUPFERINSTITUT.DE | 7 Tagungsprogramm den Schweißprozess lediglich kleinste intermetallische Phasen bzw. können sogar komplett vermieden werden, wodurch sich ein sprödes Versagen der Verbindungszone prinzipiell vermeiden lässt und die Festigkeit analog zu den Erfahrungen aus Lötprozessen ausreichend hohe Werte liefert. Durch das Verfahren wird die Möglichkeit der Integration von Kupferlegierungen in unterschiedlichen Anwendungsgebieten (z.B. E-Mobilität, Elektromechanische Verbindungen) erhöht, da große Schweißnahtlängen mit einer geringen Taktzeit (<30µs) gefertigt werden können, wodurch das Verfahren eine hohe Produktivität besitzt. Des Weiteren können rotationssymmetrische als auch flache Schweißungen realisiert werden. 10.55 Uhr Diffusionsbasiertes Fügen von Aluminium-Kupfer-Mischverbindungen durch kontrollierte Bildung eines Eutektikums F. Petzoldt, J.P. Bergmann, R. Schürer, A. Regensburg, K. Michels, TU Ilmenau Die Automobilindustrie kämpft seit Jahren mit einem hohen Kostendruck und den Zielen der Bundesregierung, den Emissionsausstoß von Kraftfahrzeugen zu senken und die Elektromobilität voranzutreiben. Ein entscheidender Meilenstein zur Bewältigung dieser Ziele besteht in der Entwicklung von Batterien mit hoher Kapazität und geringer Ladedauer. Für die Fügetechnologien stellen vor allem die Zellverbinder der Lithium-Ionen-Akkumulatoren eine große Herausforderung dar, da die resultierende Mischverbindung aus Aluminium und Kupfer aufgrund von hochschmelzenden Oxidschichten, der hohen Wärmeleitfähigkeit der Kontaktmaterialen und der Kontaktierung im bereits 8 | KUPFERINSTITUT.DE Werkstofftagung verbauten Zustand hohe Anforderungen an das Schweißverfahren stellt. Mit zunehmenden Erfolg werden hierfür Pressschweißverfahren wie das Ultraschallschweißen eingesetzt. 11.20 Uhr Fügen von Kupfer durch Laserstrahlschweißen im Vakuum U. Reisgen, S. Olschok, S. Jakobs, Ch. Turner, IFS RWTH Aachen Kupfer ist einer der wichtigsten Werkstoffe der heutigen Zeit. Die angestrebte Energiewende oder die Elektrifizierung des Automobils sind ohne den massiven Einsatz von Kupfer undenkbar und auch im Anlagen- oder Apparatebau findet Kupfer Anwendung. Die eingesetzten Werkstoffdicken liegen in einem weiten Bereich von dünnsten Folien bis zu Dickblech. Aus dieser Vielzahl von Einsatzgebieten ergeben sich in direkter Folge zahlreiche Anwendungen für das Fügen von Kupfer mittels Schweißen. Dies ist jedoch aufgrund der spezifischen Eigenschaften wie der hohen Wärmeleitfähigkeit mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Die Strahlschweißverfahren Laser- und Elektronenstrahlschweißen eignen sich aufgrund der hohen erreichbaren Energiedichte besonders, um der hohen Wärmeleitfähigkeit entgegen zu wirken. Das Elektronenstrahlschweißen weist gegenüber dem Laserstrahlschweißen verfahrensbedingte Nachteile (Hochvakuum nötig, Erzeugung von Röntgenstrahlung) auf und hat mit Akzeptanzproblemen und hohen Markteintrittsbarrieren zu kämpfen. Das Laserstrahlschweißen hingegen ist weit verbreitet und es besteht eine große industrielle Nachfrage nach dem Fügen von Kupfer mit dem Laserstrahl. Im industriellen Einsatz können bisher jedoch nur vergleichsweise geringe Einschweißtiefen erreicht werden, da eine ausreichende Prozesssicherheit nur bei hohen Schweißgeschwindigkeiten sichergestellt werden kann. Es besteht folglich Bedarf an der Weiterentwicklung des Laserstrahlschweißens zum prozesssicheren Schweißen von Kupfer bei Blechdicken im Bereich 3 bis 10 mm. Eine solche Weiterentwicklung stellt das Laserstrahlschweißen unter reduziertem Arbeitsdruck (LaVa) dar. Im Vortrag werden die bisher erzielten Ergebnisse eines entsprechenden Forschungsvorhabens präsentiert und ein Ausblick auf die zukünftigen Arbeiten gegeben. 11.45 Uhr Förderpreis 2016 des Deutschen Kupferinstituts Kurzvortrag 12.00 Uhr Mittagessen NANO- UND OBERFLÄCHENTECHNIK Vorsitz: Dr. L. Tikana, Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V. 12.45 Uhr Das Entstehen einer diskreten Versetzungsstruktur in Kupfer unter einer tribologischen Belastung Ch. Greiner1, Zhilong Liu1, P. Gumbsch1,2 1 IAM KIT Karlsruhe, 2Fraunhofer IWM, Freiburg Tribologische Kontakte bestimmen in vielen technischen Systemen deren Lebensdauer und Energieaufnahme. Beispiele hierfür reichen von nanoelektromechanischen Systemen über Hüftprothesen bis hin zu PKW. Die tribologischen Eigenschaften metallischer Reibpartner hängen dabei stark von der Entwicklung einer nanokristallinen Oberflächenschicht ab. Allerdings fehlt bislang ein materialwissenschaftlich fundiertes Verständnis für das Entstehen dieser Schichten. Der Beitrag widmet sich den Elementarmechanismen solcher Mikrostrukturänderungen mittels tribologischer Modellversuche an hochreinem Kupfer. 13.10 Uhr Elektrolytische Kupfer-Beschichtung von XXL-Bauteilen H. Reski, MTV Metallveredlung GmbH & Co.KG, Solingen Große industrielle Maschinen- und Anlagenbauteile werden oftmals aus Werkstoffen hergestellt, welche in großtechnischem Maßstab günstig zur Verfügung stehen und eine einfache Bearbeitung ermöglichen. Diesem Vorteil stehen meistens unzureichende technische Eigenschaften wie z.B. in puncto Reibwert, Leitfähigkeit und Beständigkeit mit hieraus resultierender eingeschränkter industrieller Nutzung gegenüber. Erst durch eine aufgebrachte Beschichtung werden solche Bauteile zu ihrem Einsatzzweck befähigt und vermögen die gestellten Anforderungen zu erfüllen. Mit speziell auf die jeweilige Anwendung entwickelten Beschichtungsverfahren, die elektrolytisch abgeschieden werden, entsteht eine metallische, atomare Bindung mit exzellenter Haftfestigkeit zum Grundmaterial, die sich wie ein Verbundwerkstoff verhält. Hierdurch werden selbst mit dünnen Kupferschichten herausragende technische Eigenschaften erreicht, wodurch sich viele neue Möglichkeiten in Bezug auf Konstruktion und Design für den Maschinen- und Anlagenbau KUPFERINSTITUT.DE | 9 Tagungsprogramm ergeben, da auf teures Vollmaterial verzichtet werden kann - das zudem oftmals auch eine schlechte Verfügbarkeit aufweist. Der Vortrag zeigt, wie mit innovativen galvanischen Beschichtungsverfahren vielen Konstruktionsund Design-Problemen im Maschinen- und Anlagenbau begegnet werden kann. Die vorgestellten Anwendungsbeispiele demonstrieren, dass elektrolytische Kupfer-Beschichtungen selbst großer Bauteile und mit komplexer Geometrie sowie Innenbeschichtungen technisch und wirtschaftlich realisierbar sind. SIMULATION UND MODELLIERUNG Vorsitz: Dr. U. Klotz, fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie 13.35 Uhr Molekulardynamiksimulation der Festigkeit von Nanosäulen aus Cu-Au-Multilagen A. Gola1, R. Schwaiger1, L. Pastewka1,2, 1 IAM KIT Karlsruhe, 2Fraunhofer IWM, Freiburg Multilagenstrukturen sind Modellsysteme um die Rolle von Grenzflächen für die Festigkeit von Materialien zu ergründen. Mit Hilfe von Molekulardynamiksimulationen wurde Struktur und Festigkeit von Nanosäulen aus Cu-AuMultilagen mit 5 nm-25 nm Schichtdicke und Grenzflächen bestimmt. Die Cu-Au-Multilagen bilden ein semikohärentes Interface mit einem Netzwerk aus Partialversetzungen, die sich leicht verscheren lassen. Simulation der Kompression von Nanosäulen mit Dehnraten von 108 s-1 wurde genutzt, um die Abhän- 10 | KUPFERINSTITUT.DE Werkstofftagung gigkeit der Festigkeit vom Winkel zwischen den Grenzflächen und der Säulenachse zu bestimmen, wobei von 0° bis 20° variiert wurde. Die Verformung findet hauptsächlich in der weicheren Au-Phase oder durch Gleiten der Grenzflächen statt. Die Fließspannung und Verformungsmechanismen der simulierten Nanosäulen stimmen gut mit experimentellen Ergebnissen überein. Diese Art von Simulation erlaubt die Identifikation der Verformungsmechanismen und durch deren Kenntnis ein zielgerichtetes Design von Volumen- und Schichtmaterialien. 14.00 Uhr Atomistische Untersuchung der Bildung von Tribomaterial auf hochbelasteten Kupferoberflächen M. Moseler, P. Romero, N. Beckmann, D. Linsler, M. Dienwiebel, P. Gumbsch, Fraunhofer IMW Freiburg, Mikrotribologiezentrum Verschleiß und Materialabtrag von polykristallinen Metalloberflächen sind inhärent mit plastischem Fließen verbunden. Dabei wird in der Regel ein laminares Fließen des Metalls während der Bearbeitung durch eine harte Spitze vorausgesetzt. In diesem Beitrag werden atomistische Simulationen des Pflügens nanokristalliner Kupferoberflächen mit Kratzversuchen, die mittels Atomkraftmikroskopie durchgeführt wurden, verglichen. In Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen entwickeln sich Ausbauchungen, die die Spitze vor sich aufwirft, in wirbelförmige Strukturen, die die Validität der lamina- ren Hypothese in Frage stellen. Der Ursprung der Ausbauchungen kann auf eine plastische Anisotropie des polykristallinen Gefüges zurückgeführt werden. 14.25 Uhr Kaffepause PROZESS- UND FERTIGUNGSTECHNIK - ADDITIVE FERTIGUNG VON KUPFERBAUTEILEN Vorsitz: Dr. G. Müller, Wieland Werke AG 14.50 Uhr Additive Fertigung von Kupferlegierungen mittels Selective Laser Melting (SLM) D. Heußen, Rapid Manufacturing, Fraunhofer ILT, Aachen Die additive Fertigung metallischer Werkstoffe mittels selektivem Laserstrahlschmelzen (Selective Laser Melting - SLM) gewinnt aufgrund stetiger technologischer Weiterentwicklung zunehmend an Relevanz als ergänzendes Verfahren zu der konventionellen Fertigung. Die additive Fertigung von Kupfer und dessen Legierungen ist auf Grund der physikalischen Eigenschaften wie thermischer und elektrischer Leitfähigkeit für Bauteile mit speziellen funktionalen Anforderungen interessant. Zugleich stellen der hohe Reflexionsgrad und die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer jedoch eine Herausforderung in der Prozessführung des laserbasierten Umschmelzprozesses dar. Der Vortrag soll einen Einblick in den Stand der Technik der laserbasierten additiven Fertigung von Kupferwerkstoffen mittels SLM geben sowie aktuelle Herausforderungen in der Prozessführung und den erreichbaren Werkstoffeigenschaften adressieren. Darüber hinaus soll eine Diskussionsgrundlage für die Analyse weiterer Anwendungsgebiete der additiven Fertigung von Kupferwerkstoffen geschaffen werden. 15.15 Uhr Additive Fertigung von CuSn11 Werkstoffen mit selektivem Laserschmelzen (SLM) I. Poltz1, M. Blüm1, S. Weber1, P. Jürgens2, 1 Bergische Universität Wuppertal, Solingen, 2Ruhr-Universität Bochum Additive Fertigungsverfahren gewinnen in der metallverarbeitenden Industrie zunehmend an Bedeutung. Das SLM kupferbasierter Werkstoffe stellt eine spezielle Herausforderung dar, da bekanntlich nur geringe Energieanteile der Laserleistung in das Aufschmelzen des Pulvers umgesetzt werden können sowie aufgrund der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit von Kupfer hohe Beträge der eingesetzten Energie in Form von Wärme abgeführt werden. Die vorliegende Studie befasst sich mit der Findung geeigneter Fertigungsparameter zur Verdichtung binärer Zinnbronze-Pulver CuSn11 mittels SLM. Die Realisierbarkeit SLM-gefertigter CuSn11-Bauteile konnte schließlich durch die Fertigung eines entsprechenden Kleinbauteils, dessen Druckdichtigkeit verifiziert wurde, auf Basis der vorliegenden Parameterstudie nachgewiesen werden. KUPFERINSTITUT.DE | 11 Tagungsprogramm Werkstofftagung WERKSTOFFDESIGN/ MATERIALEIGENSCHAFT Vorsitz: Dr. D. Helm, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Hinblick auf erhöhte elektrische Leitfähigkeit gegenüber reinem Kupfer, können dabei erwartet werden? In weiteren Aspekten war die Frage der Verarbeitbarkeit abzuschätzen. Über die Ergebnisse des Projekts wird berichtet. 15.40 Uhr Das ULTRAWIRE-Projekt – Herstellung und Verarbeitung von Kupfer-Nanokohlenstoff-Verbundmaterialien P. Boehlke1, P. Stahl², J. Janssen³, 1KME Germany GmbH & Co. KG, Osnabrück, 2Wieland Werke AG, Ulm, 3Aurubis AG, Hamburg 16.05 Uhr Untersuchung von CuCr-Kontaktwerkstoffen für die Vakuumschalttechnik U. Hauf1, M. Heilmaier1, V. Hinrichsen2, A. Feilbach2, M. Böning3, F.E.H. Müller3,1KIT Karlsruhe, 2 TU Darmstadt, 3Plansee Powertech AG, Seon, Schweiz In elektrischen Systemen werden heute bevorzugt Kupferwerkstoffe eingesetzt. In vielen Anwendungen besteht jedoch der Wunsch, Materialien einsetzen zu können, die die guten Eigenschaften von Kupfer noch übertreffen. Nano-Kohlenstoff-Partikel (z.B. Nano-Kohlenstoff-Röhrchen) haben in den letzten Jahren aufgrund ihrer bemerkenswerten elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften Aufmerksamkeit erregt. Die Kombination von Nanopartikeln mit Kupfer könnte dabei ein Weg sein, Verbundmaterialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften zu erzeugen. Das europäische Forschungsprojekt ULTRAWIRE  hat in einem Drei-Jahres-Programm in einem Konsortium von 14 Partnern aus 6 Ländern die Frage bearbeitet wie Kupfer-Nano-Kohlenstoffverbundmaterialien hergestellt werden können, die verbesserte Eigenschaften gegenüber „normalem“ Kupfer bieten. Es sollte erforscht  werden, ob und wie Kohlenstoff-Nanopartikel grundsätzlich in eine Kupfermatrix eingebracht werden können. Welche technologischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes, insbesondere Seit über 40 Jahren transportieren und schalten Vakuumschalter Ströme im Nieder- und Mittelspannungsnetz und leisten so einen wichtigen Beitrag für eine zuverlässige Energieversorgung. Öffnet sich der Kontakt im Vakuum, entsteht durch die größer werdende Stromdichte im letzten Berührungspunkt eine sehr hohe Temperatur. Diese führt zum Aufschmelzen und Verdampfen des Kontaktwerkstoffes und bildet für wenige Millisekunden ein Metalldampfplasma über das der Strom bis nahe des Nulldurchganges weiter geleitet wird. Das aufgeschmolzene Material erstarrt nach der Schaltung mit sehr hoher Geschwindigkeit. Für hohe Ausschaltströme hat sich, aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften, der Kontaktwerkstoff Kupfer-Chrom (CuCr) besonders bewährt. Die Ausschalteigenschaften hängen unter anderem von der chemischen Zusammensetzung, den verwendeten Pulvern (Reinheit, Partikelgrößen), der Herstellungsmethode und der Kontaktgeometrie ab . Die komplexen physikalischen Zusammenhänge während des Schaltvorganges sind jedoch nach wie vor nicht vollständig verstanden. Ziel 12 | KUPFERINSTITUT.DE dieser Arbeit ist es, mittels Schaltungen in einer Versuchs-Schaltkammer mit vereinfachter Kontakt-Geometrie, das grundlegende Verständnis auszubauen. Hierfür wurden CuCr-Kontakte mit 25 und 43 Gewichtsprozent Cr mit einer umgesetzten Ladung zwischen 15 und 50 Ampere-Sekunden (As) belastet und das entstehende Mikrogefüge untersucht. 16.30 Uhr Legierungsentwicklung im System CuMgX für höhermagnesiumhaltige Zusammensetzungen K. Pfeffer1, M. Eisenbart1, U. Klotz1, T. Schmid2, R. Burkart2, S. Kött2, N. Jost2, 1fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie, Schwäbisch Gmünd, 2Hochschule Pforzheim, IWWT Im Gegensatz zu bislang am Markt eingeführten binären CuMg-Legierungen (bis max. 0,7 Ma-% Mg Gehalt) bieten CuMg-Legierungen mit höherem Magnesiumgehalt die Möglichkeit, eine Ausscheidungshärtung vorzunehmen und damit sowohl die elektrische Leitfähigkeit als auch die Festigkeit zu steigern. Im öffentlich geförderten Forschungsvorhaben der industriellen Gemeinschaftsforschung (AiF/IGF) 18106N wurde die Herstellung und Weiterverarbeitung der Legierung CuMg2.5 entwickelt und ausgereift. Weitere Verbesserungen der Aushärtbarkeit und des mechanischen Verhaltens können mit zusätzlichen Legierungselementen erzielt werden. Hierbei zielt die Legierungsentwicklung darauf, die Ausbildung der Laves-Phase MgCu2 zu beeinflussen, so dass die prinzipiell sehr groben Ausscheidungen feiner und homogener verteilt auftreten und die bisher beobachtete bevorzugte Ausschei- dung auf den Korngrenzen zu unterdrücken. Damit soll eine noch höhere Härtesteigerung erzielt werden und eine möglichst vollständige Ausscheidung der im Mischkristall gelösten Legierungselemente für höchste elektrische Leitfähigkeit erreicht werden. Hierzu wurden verschiedene Legierungsansätze auf Basis von thermodynamischen Berechnungen der Gleichgewichtsphasen verfolgt, die auch die bewusste Bildung von Ausscheidungen in Konkurrenz zur Lavesphase MgCu2 beinhalten, um deren versprödende Wirkung abzumildern. 16.55 Uhr Schlusswort Dr. A. Klassert, Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V., Düsseldorf 17.00 Uhr Ende der Veranstaltung Programmänderungen vorbehalten KUPFERINSTITUT.DE | 13 Anmeldung zum Kupfer-Symposium in Karlsruhe 16. bis 17. November 2016 Tagungsort: Novotel Karlsruhe City,  Festplatz 2, D- 76137 Karlsruhe Hiermit melde ich mich verbindlich an: Name Zusätzliche Programmpunkte (bitte Teilnahme ankreuzen) Exkursionen (bitte nur eine Option auswählen, da Parallelveranstaltungen): Institut für Angewandte Materialien (IAM) am KIT-Campus Süd 1. Werkstoffe der Elektrotechnik 2. Mikrotribologiezentrum Institut für Nanotechnologie (INT) am KIT-Campus Nord 1. Nanokristalline Materialien 2. KNMF (Charakterisierung) Get-together: Besichtigung Karlsruher Schloss Abendempfang Firma Anschrift Telefon Bustransfers: Exkursionen 16.11.2016 vom Novotel Karlsruhe City zum KIT Campus Besichtigung und Abendempfang im Karlsruher Schloss (Hinfahrt: 18.15 Uhr, Rückkunft Hotel: 23.00 Uhr) E-Mail Teilnahmegebühren: 675,00 Euro - Nicht-Mitglieder des Deutschen Kupferinstituts (Frühbucherrabatt bis 31.7.2016: 625,00 Euro) 590,00 Euro - Mitglieder des Deutschen Kupferinstituts (Frühbucherrabatt bis 31.7.2016: 540,00 Euro) 300,00 Euro - Referenten 75,00 Euro - Studenten Leistungen: Teilnahme am Programm inkl. Tagungsunterlagen, Tagungsbewirtung, Abendveranstaltung am 16.11.2016, Bustransfers. Die Teilnahmegebühren sind umsatzsteuerfrei. Bei Rücktritt von der Anmeldung bis zum 19.09.2016 wird die Teilnahmegebühr abzüglich 50,00 Euro für die Bearbeitung zurückerstattet. Bei späterem Rücktritt bzw. Nichterscheinen wird die volle Teilnahmegebühr erhoben. Namensänderungen sind jederzeit kostenlos möglich. Rücktrittsmeldungen müssen schriftlich erfolgen. Die Zahlung erfolgt nach Rechnungsstellung. Bitte beachten Sie: Unter dem Stichwort „Kupfer-Symposium 2016“ bietet das Novotel Karlsruhe City ****, Festplatz 2, D-76137 Karlsruhe, Tel +49 (0) 721-35260, Fax +49 (0) 421-3526930, [email protected], bis zum 19.09.2016 Zimmer zu ermäßigten Preisen von 128,00 Euro inkl. Frühstück an. Danach kann nicht mehr gewährleistet werden, dass noch ausreichend Zimmer zu diesem Preis zur Verfügung stehen. Bitte reservieren Sie dort bei Bedarf selbst Ihr Zimmer. Anmeldungen bis 26.10.2016 unter [email protected] Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e. V. · Am Bonneshof 5 · 40474 Düsseldorf Tel.: 0211 47963-00 · Fax: 0211 47963-10 © 2012, European Copper Institute HKS 2012 HochschulKupferSymposium 06. und 07. November in Freiburg Karlsruher Institut für Technologie Kaiserstraße 12 76131 Karlsruhe Deutschland Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e.V. Am Bonneshof 5 Deutsches Kupferinstitut 40474 Düsseldorf Berufsverband e.V. Telefon: +49 721 608-0 Telefax: +49 721 608-44290 Düsseldorf Telefon: +49 21140474 4796-300 Telefax: +49 211Telefon: 4796-310 +49 (0) 211 4796-328 [email protected] www.kit.edu [email protected] [email protected] www.kupferinstitut.de www.kupferinstitut.de Am Bonneshof 5 Telefax: +49 (0) 211 4796-310