Tagungsbeiträge

This paper presents the design and optimization process of magnet systems for the application in so called "Lorentz Force Velocimetry". Here weight limitations, physical principle and systematical specifications give rise to a complete new combination of restrictions for the magnetic system design. Beneath the Lorentz force velocimetry background, the paper presents the idea using halbach arrays in combination with cladding technique to improve the currently used magnet systems significant. The magnet systems are geometrically optimized onto the physical principle using finite element simulations. These optimizations are presented on a state of the art reference design for Lorentz force velocimetry in electrolytic flows.

Zellulare Materialien zeigen aufgrund ihrer porösen Struktur Eigenschaften, mit denen neue Anwendungsgebiete erschlossen werden können. Neben Polymer- und Keramikschäumen rücken besonders metallische zellulare Materialien, vor allem die Metallschäume, in den Mittelpunkt der Forschung. Aufgrund des zellularen Aufbaus dieser Materialien können vergleichsweise geringe spezifische Dichten erreicht werden. Dadurch eignen sich Metallschäume besonders für Leichtbauanwendungen mit gutem Energieabsorptionsvermögen. Die Herstellung zellularer Metalle erfolgt prinzipiell über einen schmelz- oder pulvermetallurgischen Prozess. Mit diesen verschiedenen Verfahren ist es möglich, sowohl geschlossenporige als auch offenporige Metallschäume zu erzeugen. In der Praxis finden zurzeit hauptsächlich Schäume auf Aluminiumbasis in Kleinserien ihre Anwendung. - Für reproduzierbare mechanische aber auch funktionale Eigenschaften ist eine homogene Verteilung der Poren von besonderer Bedeutung. Offenporige Metallschäume besitzen bedingt durch ihren Herstellungsprozess einen homogenen Aufbau im Vergleich zum geschlossenporigen Metallschaum. Durch die Herstellung auf pulvermetallurgischem Weg ergibt sich eine Vielzahl von Parametern, die Einfluss auf die Porenverteilung während des Schäumprozesses nehmen. Neben der Temperaturführung spielen vor allem Legierungsbestandteile und Additive eine wichtige Rolle. Dabei ist vor allem die Struktur-Gefüge-Eigenschaftsbeziehung der zellularen Werkstoffe bedeutend. In diesem Beitrag werden erste Mikro- und Makro-Strukturen von geschlossenporigen Aluminiumschäumen analysiert und verglichen. Dazu werden Additive (beispielsweise Titan aus dem Treibmittel TiH2) auf ihre Verteilung im Material hin untersucht. - Ziel ist es, die Verteilung als auch die Abhängigkeit der Legierungsbestandteile in Bezug auf den Aufschäumprozesses zu analysieren, um eine systematische Optimierung des Herstellungsprozesses in Bezug auf Pulverzusammensetzung, Pulvergrößen, Kompaktierungsgrad, Vorbehandlungen und Temperaturregime zu ermöglichen.