Jahresbericht 2014 - TU Bergakademie Freiberg

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Jahresbericht
2014
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Inhaltsverzeichnis
1 Allgemeine Informationen ......................................................................................................................... 4 1.1 Organisationsform ............................................................................................................................. 4 1.2 Institutsgeschichte ............................................................................................................................. 5 1.3 Personal........................................................................................................................................... 6 1.4 Geräte und Anlagenausstattung ....................................................................................................... 10 2 Lehre .................................................................................................................................................... 11 2.1 Statistischer Teil ............................................................................................................................. 11 2.2 Rahmenbedingungen für Lehre und Studium ..................................................................................... 11 2.3 Studienwerbung .............................................................................................................................. 12 2.4 Stipendiaten/Gaststudenten im IKGB ................................................................................................ 15 2.5 Gastwissenschaftler im IKGB ........................................................................................................... 16 2.6 Exkursionen ................................................................................................................................... 17 3 Professur für Keramik............................................................................................................................. 22 3.1 Publikationen .................................................................................................................................. 22 3.2 Forschungsprojekte ......................................................................................................................... 30 3.3 Studentische Arbeiten ..................................................................................................................... 48 3.4 Promotionen ................................................................................................................................... 57 3.5 Habilitationen .................................................................................................................................. 62 3.6 Forschungsaufenthalte .................................................................................................................... 63 3.7 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften ........................................................................................... 64 3.8 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien, Seminaren und Messen ......................................................... 66 3.9 Preise und Auszeichnungen ............................................................................................................. 68 3.10 Pressemeldungen ......................................................................................................................... 68 3.11 Sonstiges ..................................................................................................................................... 74 -1-
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4 Professur für Glas- und Emailtechnik ....................................................................................................... 79 4.1 Publikationen .................................................................................................................................. 79 4.2 Forschungsprojekte ......................................................................................................................... 81 4.3 Studentische Arbeiten ..................................................................................................................... 90 4.4 Promotionen ................................................................................................................................... 94 4.5 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften ........................................................................................... 96 4.6 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien, Seminaren und Messen ......................................................... 97 4.7 Preise und Auszeichnungen ............................................................................................................. 97 4.8 Pressemeldungen ........................................................................................................................... 98 5 Professur für Baustofftechnik ................................................................................................................ 104 5.1 Publikationen ................................................................................................................................ 104 5.2 Forschungsprojekte ....................................................................................................................... 107 5.3 Studentische Arbeiten ................................................................................................................... 110 5.4 Promotionen ................................................................................................................................. 111 5.5 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften ......................................................................................... 113 5.6 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien, Seminaren und Messen ....................................................... 113 5.7 Pressemeldungen ......................................................................................................................... 114 Ausgewählte Forschungsergebnisse ........................................................................................................ 115 -2-
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Nachruf für Dr. D. Melzer
Dr.-Ing. Dieter Melzer
(* 04.04.1939 - † 07.10.2014)
Am 7. Oktober 2014 starb im 76. Lebensjahr Dr.-Ing. Dieter Melzer nach kurzer und schwerer Krankheit
in Freiberg/Sachsen. Nicht nur seine Kollegen am Institut für Keramik, Glas und Baustofftechnik der TU
Bergakademie Freiberg sind zutiefst betroffen und haben einen engagierten Kollegen und Freund
verloren. Bis zu seinem Renteneintritt im Jahre 2004 hat Dr. Melzer als geschäftsführender
Oberassistent des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik der TU Bergakademie Freiberg die
Entwicklung dieser Einrichtung, besonders nach der politischen Wende in Ostdeutschland,
entscheidend mitgeprägt. Durch seine ununterbrochene Institutszugehörigkeit seit seiner
Studienaufnahme im Jahre 1958 hat er bleibende Spuren in dieser Einrichtung hinterlassen. Er begann
sein Studium am damaligen Institut für Silikathüttenkunde unter Prof. Dr. Theodor Haase, bei dem er
1963 diplomierte. Die Promotion erfolgte 1984 bei Prof. Dr. W. Schulle. 1963–1977 war er zunächst als
wissenschaftlicher Assistent und dann als wissenschaftlicher Oberassistent tätig. Nicht nur nationale
Beachtung fanden in dieser Zeit besonders seine Arbeiten und Forschungsergebnisse zur isostatischen
Pressformgebung keramischer Massen einschließlich des Entwurfes und Baus von Isostatikpressen von
1500–5000 bar.
Seine großen organisatorischen Begabungen führten ab 1970 dazu, dass er zunächst für die Planung,
Organisation und Finanzierung aller Forschungsarbeiten an der damaligen Sektion Verfahrentechnik
und Silikattechnik der Bergakademie Freiberg Verantwortung übernahm. 1977 wurde er
wissenschaftlicher Sekretär erst des Sektionsdirektors einer der größten Sektionen der Bergakademie
und von 1986–1990 beim ersten Prorektor der Hochschule. 1990 wurde Dr. Melzer zum
geschäftsführenden Oberassistenten seines Stamminstituts berufen.
In den langen Jahren seiner Tätigkeit hat er mehr als 25 außerordentlich praxisorientierte
Forschungsthemen bis zur industriellen Einsatzreife geführt. Er ist Haupt- und Mitautor von mehr als 50
Veröffentlichungen in Fachzeitschriften und einer Vielzahl von Vorträgen auf nationalen und
internationalen Tagungen sowie Erfinder und Miterfinder von etwa 40 Patenten. Seit 1995 weilte er
häufig als Lektor und Berater in der Türkei, Indien, China, Belgien, Kosovo, Österreich und Portugal.
Nicht unerwähnt sollen seine z.T. verantwortlichen Tätigkeiten in den wissenschaftlichen und
technischen Gesellschaften wie der DKG und VDEh bleiben. Von 1972 bis zu seiner Verrentung war
Dr. Melzer für die Lehrveranstaltung „Stoffwertermittlung“ im Rahmen der Fachausbildung der
Studenten des o.g. Institutes verantwortlich, für die er auch mehrere Lehrbriefe erarbeitete. Er hat ca.
50 Studien- und Diplomarbeiten verantwortlich betreut und damit eine Vielzahl von
Studentengenerationen von Freiberger "Silikatern" beeinflusst. Mit seinem Renteneintritt ging Dr.
Melzer in den „Know-How-Pool“ des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik über. Als
Fachsenior gab er seine Erfahrungen nicht nur an junge Mitarbeiter und Studenten weiter, sondern war
auch in der in- und ausländischen keramischen Industrie ein gefragter Berater. Dr.-Ing. Dieter Melzer
wurde plötzlich aus seinem unermüdlichen Leben gerissen. Er hinterlässt nicht nur bei seinen Kollegen
und Freunden eine schmerzliche Lücke!
Dr. rer. nat. Bernd Ullrich
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1 Allgemeine Informationen
1.1 Organisationsform
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Die TU Bergakademie Freiberg ist eine der vier Universitäten im Freistaat Sachsen. Im Jahre 1765
gegründet, kann sie auf eine traditionsreiche Geschichte zurückblicken. Als die deutsche
Ressourcenuniversität zählt sie zu den forschungsstärksten Hochschulen.
Beschäftigte (Stand: 01.12.2014)
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‐
‐
‐
Beschäftigte Universität gesamt: 2.099
Professoren: 86
Wissenschaftliche Mitarbeiter: 972
Lehrkräfte für besondere Aufgaben: 5
Struktur
- 6 Fakultäten
‐ Fakultät für Mathematik und Informatik
‐ Fakultät für Chemie und Physik
‐ Fakultät für Geowissenschaften, Geotechnik und Bergbau
‐ Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
‐ Fakultät für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie
‐ Fakultät für Wirtschaftswissenschaften
‐ 8 zentrale Einrichtungen
‐ 8 An-Institute
‐ 6 universitäre Kompetenzzentren
Studium und Lehre
‐ 5.304 eingeschriebene Studierende insgesamt im Wintersemester 2014/15, davon:
‐ 13 % aus dem Ausland
‐ 3.595 (67,8 %) männlich
‐ 1.709 (32,2 %) weiblich
Studienprofil
‐ 66 Studiengänge im Jahr 2014, davon:
‐ 9 Diplom-Studiengänge
‐ 19 Bachelor-Studiengänge
‐ 30 Master-Studiengänge
‐ 6 englischsprachige Master-Studiengänge
‐ 3 Aufbaustudiengänge
Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik ist eines der elf Institute der Fakultät für
Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik an der Technischen Universität Bergakademie
Freiberg.
Quelle: http://tu-freiberg.de/universitaet/profil/zahlen-daten
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1.2 Institutsgeschichte
1946 wurden unter dem Rektorat von Professor Diepschlag von der Fakultät für Bergbau und
Hüttenwesen Lehrpläne für das Silikathüttenwesen ausgearbeitet und Verhandlungen zwecks Aufbaus
dieser Fachrichtung eingeleitet, die 1950 zur Errichtung des Lehrstuhls für Keramik führten. Ende März
1950 wurde Theodor Haase auf den Lehrstuhl für Keramik berufen und mit der Gründung des Instituts
für Keramik beauftragt.
Das Institut für Keramik wurde zunächst provisorisch im Braunkohlenforschungsinstitut untergebracht.
Mit den Vorlesungen "Feuerfeste Baustoffe" und "Keramische Technologie" konnte im Wintersemester
1950/51 begonnen werden. Noch im Jahre 1951 wurde ein eigenes Haus - die frei gewordene
Haushaltsschule Agricolastraße 17 - bezogen, das in den ersten Jahren den Anforderungen genügte.
Es musste jedoch in den Jahren 1958 - 1960 durch Anbauten erweitert werden.
Wegen des wesentlich erweiterten Aufgabenbereiches erhielten das Institut und die Fachrichtung 1954
mit Genehmigung des Staatssekretariats für das Hoch- und Fachschulwesen den Namen
"Silikathüttenkunde". Prof. Dr.-Ing. Paul Beyersdorfer hielt ab 1954 die Vorlesung "Glashüttenkunde" mit
den dazugehörigen Übungen ab. Von 1954 bis 1962 arbeitete am Institut als Oberassistent Dr. rer. nat.
Armin Petzold. Seine Vorlesungen über "Emailchemie und -technologie" und "Technologie der
Bindemittel" rundeten den Lehrstoff der Silikathüttenkunde ab.
Im Rahmen der 3. Hochschulreform erhielten die Fachrichtung und das Institut 1968 die Bezeichnung
Wissenschaftsbereich Silikattechnik und gehörten der Sektion Verfahrenstechnik und Silikattechnik an.
1978 wurde der Wissenschaftsbereich "Anorganisch Nichtmetallische Werkstoffe" an die Sektion VST
überführt und mit dem Wissenschaftsbereich Silikattechnik zu einem Bereich vereinigt. Prof.
Michalowsky wurde 1982 auf den seit 1976 unbesetzten Lehrstuhl ANW berufen. 1988 erfolgte die
Herauslösung der Anorganisch Nichtmetallischen Werkstoffe aus der Sektion VST. Seit 1990 ist das
Institut im Sinne seiner Gründung wieder ein Institut für Silikattechnik.
Von 1979 - 2001 war Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schulle Professor für Keramik am Institut für Silikattechnik.
Nach Prof. Dr. Günther Nölle, der ab 1970 die Vorlesung über Glashüttenkunde hielt, wurde Prof. Dr.
Heiko Hessenkemper 1995 zum Professor für Glas- und Emailtechnik berufen. 1992 erfolgte die
Einrichtung der Professur für Bindemittel und Baustoffe durch das Sächsische Staatsministerium für
Wissenschaft und Kunst und die Berufung von Prof. Dr.-Ing. habil. Ernst Schlegel zum Professor neuen
Rechts.
Im Dezember 2001 wurde Prof. Dr. Christos G. Aneziris als Nachfolger von Prof. Dr. Wolfgang Schulle
zum Professor für Keramik berufen. Im Oktober 2002 wurde Prof. Dr. Thomas A. Bier als Nachfolger
von Prof. Dr. Ernst Schlegel zum Professor für Baustofftechnik berufen. Gegen Ende des Jahres 2002
erfolgte außerdem die Umbenennung des Institutes in Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik.
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1.3 Personal
Geschäftsführender Institutsdirektor: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris
1.3.1 Professur Keramik
Professor:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris
Honorarprofessoren:
Prof. Dr.-Ing. Peter Quirmbach
Prof. Dr. rer. nat. Thomas Graule
Gastprofessor:
Prof. Dr.-Ing. habil. Helge Jansen
Sekretariat:
Kerstin Baldauf
Tel.: 03731/39 2608
Fax: 03731/39 2419
E-Mail: [email protected]
Besucheradresse:
Haus Silikattechnik, Agricolastr. 17 / 09599 Freiberg
Wissenschaftliche Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. Uta Ballaschk
Dr. rer. nat. Dr.-Ing. habil. Harry Berek
Appr. Apoth. Christiane Biermann
Dipl.-Ing. Nora Brachhold
Dipl.-Ing. Steffen Dudczig
Dr.-Ing. Marcus Emmel
Dipl.-Ing. Christina Faßauer
Dr.-Ing. Undine Fischer
Dipl.-Ing. Jens Fruhstorfer
Dr.-Ing. Patrick Gehre
Dipl.-Ing. Nora Gerlach
Dipl.-Ing. Daniela Hesky
Dr.-Ing. Jana Hubálková
Dipl.-Ing. Constantin Jahn
Dipl.-Ing. Friederike Klenert
Prof. Dr. rer. nat. Georgios Kostakis
M.Sc. Mingliang Li
Dipl.-Chem. Susann Ludwig
Dipl.-Ing. Annika Mertke
Dr.-Ing. Kirsten Moritz
Dipl.-Ing. Christian Ode
Dipl.-Ing. Marie Oppelt
M.Eng. Ashish Pokhrel
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M.Sc. Vasileios Roungos
Dipl.-Ing. Stefan Schafföner
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Ernst Schlegel
Dr.-Ing. Gert Schmidt
Dipl.-Ing. Pia Schubert
M.Eng. Enrico Storti
Dipl.-Ing. Dániel Veres
Dipl.-Ing. Claudia Voigt
Dr.-Ing. Christian Weigelt
Dipl.-Ing. Claudia Wenzel
Dr.-Ing. Jörn Werner
Technische Angestellte:
Kerstin Baldauf
Thomas Franz
Dipl.-Ing. (BA) Ricardo Fricke
Karin Hasterok
Jacqueline Höhne
Rico Kaulfürst
Lothar Lange
Carolin Ludewig
Uwe Pälchen
Dipl.-Kffr. Anja Penzkoffer
Ursula Querner
David Thiele
Udo Venus
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1.3.2 Professur Glas- und Emailtechnik
Professor:
Prof. Dr.-Ing. Heiko Hessenkemper
Gastprofessor:
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Roger
Sekretariat:
Kathrin Voigt
Tel.: 03731/39 3293
Fax: 03731/39 2451
Besucheradresse:
Rammler-Bau, Leipziger Straße 28 / 09599 Freiberg
Dr.-Ing. Khaled Al Hamdan
Dipl.-Ing. Tobias Börner
Dr.-Ing. habil. Ralf Bruntsch
Dipl.-Ing. Kathrin Choyna
Dipl.-Ing. Stephan Dunkel
Dipl.-Ing. Harald Erler
Dipl.-Ing. Martin Groß
Dipl.-Ing. Kathrin Häußler
Dipl.-Ing. Florian Häußler
Dr.-Ing. Sabine Hönig
Dipl.-Ing. Mathias Hötzel
Dipl.-Chem. Michael Hubrich
Dipl.-Ing. Liesa Hübner
Dipl.-Ing. Kathleen Kretschmer
Dipl.-Ing. Michael Kretschmer
Dipl.-Ing. Marc Lüpfert
Dipl.-Ing. Franziska Mai
Dipl.-Math. Sascha Matthes
Dipl.-Ing. Markus Neubert
Dipl. Wi.-Ing. Anne-Katrin Rössel
Dipl.-Ing. Julia Ryssel
Dipl.-Ing. Thomas Voland
Dipl.-Ing. Anne Wehner
Dr.-Ing. Rolf Weigand
M. Sc. Matthias Werner
Ursula Glatz
Bernd Hübler
Edith Lützner
Dipl.-Ing. Michael Scheidhauer
Jochen Wätzig
Petra Zschoge
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1.3.3 Professur Baustofftechnik
Professor:
Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier
Sekretariat:
Monika Wenige
Tel.: 03731/39 4243
Fax: 03731/39 2223
Besucheradresse:
Rammler-Bau, Leipziger Straße 28 / 09599 Freiberg
Dipl.-Ing. Franziska Krause
M. Sc. Elsa Qoku
Dipl.-Ing. Sandra Waida
Dr.rer.nat. Torsten Westphal
Dipl.-Ing. Alexander Friedrich
Jacqueline Höhne
1.3.4 Gemeinsame Einrichtungen
Know-How-Pool
Dr.-Ing. Dieter Melzer
Dr.-Ing. Harald Seifert
Privatdozent Dr.-Ing. habil. Joachim Ulbricht
Dr. rer. nat. Bernd Ullrich
Technikum
Technikumsleiter:
Dipl.-Ing. (BA) Ricardo Fricke
Werkstatt
Werkstattleiter:
Thomas Franz
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1.4 Geräte und Anlagenausstattung
Die gerätetechnische Ausstattung des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik konnte 2014
modernisiert und erweitert werden, wobei folgende Beschaffungen hervorzuheben sind:
 Field ESA – Zeta Analysegerät (PA Partikel-Analytik Messgeräte GmbH, Frechen)
 Vakuum- und Schutzgasofen für 1-Liter-Schmelztiegel (Eigenbau, zusammen mit
Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie)
 Einrichtung eines klimatisierten Labors für die Herstellung und Prüfung von Werkstoffen
(Lessingstraße), mit Mischer, Waagen, Rütteltisch, CDF-Truhe (Fa. Schleibinger)
 Aufbau einer Faserzieh-Anlage
 Universaltrockenschrank UN450 bis 300°C (Memmert GmbH, Schwabach)
 Elektrisch beheizter Trockenschrank TR 120 bis 300°C (neoLAB Migge, Heidelberg)
 Elektronische Präzisionswaagen Kern
 Membranvakuumpumpe KNF N920KT.29.18 (neoLAB Migge, Heidelberg)
 HighScore Plus Software zur Phasenanalyse (PANalytical GmbH, Kassel)
 Transmissionstarget High Power für Feinfocus Röhren (X-RAY WorX GmbH, Garbsen)
 Defibrillationsgerät LIFEPAK CR Plus Vollautomat (H.E.R.O. MED GmbH, Duisburg)
 Krankentrage SÖHNGEN (wolk AG, Wuppertal)
Die Erneuerung des Hauses Silikattechnik und der Labor- und Büroräume wurden fortgesetzt:
 Renovierung des vorderen Laborraums im Festigkeitslabor E004
 Renovierung des Flurs und des Büroraums 1001 im Technikum-Anbau
 Renovierung und Teilmöblierung des Büroraums 201
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2 Lehre
2.1 Statistischer Teil
Für den Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik waren im Jahr 2014 folgende
Studentenzahlen aktuell:
Studenten
Doktoranden
Habilitanden
Σ
WS 2013/2014
89
28
6
123
WS 2014/2015
68
33
5
106
Im Wintersemester 2014/2015 schrieben sich 6 Erstsemester im modularisierten Diplomstudiengang
Keramik, Glas- und Baustofftechnik ein. 20 Studenten schlossen bis Dezember 2014 ihr Studium mit
dem Diplom bzw. Master ab.
Im Sommersemester 2014 und im Wintersemester 2014/15 wurden 7 weitere Studenten in den
Masterstudiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik aufgenommen, im Masterstudiengang studieren
insgesamt 13 Studenten.
Das Programm „Wissenschaft ohne Grenzen/Ciência sem Fronteiras" (CsF) der brasilianischen
Regierung, das 2011 ins Leben gerufen wurde, hat das Ziel bis 2014 insgesamt 100.000 Studierenden
und Wissenschaftlern aus Brasilien einen Studien- oder Forschungsaufenthalt im Ausland zu
ermöglichen. Auch an der TU Bergakademie studieren seit 2012 brasilianische Stipendiaten. Im
Studiengang Keramik, Glas- und Baustofftechnik sind seit 2012 aus diesem Stipendienprogramm 6
brasilianische Studenten immatrikuliert.
2.2 Rahmenbedingungen für Lehre und Studium
Die Studienkommission und der Prüfungsausschuss für beide Studiengänge werden von nachfolgend
genannten Personen gebildet:
Studienkommission
Prüfungsausschuss
Prof. Dr. Thomas Bier
Prof. Dr. Heiko Hessenkemper
Philipp Erdmann (Master KGB)
Ting Qin (Master KGB)
Wiebke Walther (2.KGB)
Fabian Zschocke (8.KGB)
Prof. Dr. Thomas Bier
Prof. Dr. Christos G. Aneziris
Prof. Dr. Heiko Hessenkemper
Dipl.-Ing. Kathrin Häußler (Vertreter: Dr. Sabine Hönig)
Fabian Zschocke (8. KGB)
Ting Qin (Master KGB)
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2.3 Studienwerbung
Das Institut präsentierte sich wie in den vergangenen Jahren auf zahlreichen Veranstaltungen der
zentralen Studienwerbung der TU Bergakademie Freiberg wie zu den Tagen der offenen Tür mit
Exponaten und Informationsmaterial am Fakultätsstand sowie durch Vorträge von Prof.
Dr. H. Hessenkemper und Frau Häußler.
Seit fünf Jahren engagiert sich das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik auf der
Internationalen Hochschulmesse GATE Germany in Griechenland. Vasileios Roungos und Kathrin
Häußler nahmen an der Messe 2014 im Goetheinstitut Athen mit einem Messestand sowie zwei
Vorträgen teil. Ca. 800 Besucher kamen zu den Veranstaltungen, um sich über Studien- und
Lebensbedingungen an deutschen Hochschulstandorten beraten zu lassen. Wie auch in den
vergangenen Jahren wurden sehr intensive Gespräche mit den Beratungslehrern der Deutschen
Schulen in Athen geführt.
Weiterhin nutzen Mitarbeiter des Institutes verschiedene Veranstaltungen in den Berufsinformationszentren, auf Bildungsmessen und in vielen Gymnasien, um Studienmöglichkeiten der
Universität und im Speziellen unseren Studiengang vorzustellen. Regelmäßig informieren sich Schüler
der Sekundarstufe bei Projekttagen im Institut über Studienmöglichkeiten. Neben Vorlesungen sind vor
allem praktische Arbeiten in den Laboren für die Schüler und Schülerinnen besonders interessant.
Insbesondere mit den Patengymnasien wird eine intensive Zusammenarbeit gepflegt, hervorzuheben
sind hier die Aktivitäten im Martin-Luther-Gymnasium Frankenberg und mit dem Rosa-Luxemburg
Gymnasium Berlin-Mitte.
2014 veranstaltete die Professur Glas- und Emailtechnik wieder die bereits erfolgreich erprobten
Nachtlabore zum Thema Glas; zum dritten Mal waren die Chemie-AG´s des Kepler-Gymnasiums
Chemnitz zum Nachtlabor im IKGB. Erstmals wurde im Mai 2014 ein gemeinsames Nachtlabor
„Werkstoffe aus einem Guss“ von allen drei Professuren des Institutes angeboten.
Im Rahmen der Schüleruniversität sowie des Girl´s day 2014 wurden die Angebote des Institutes gern
und mit großer Teilnehmerzahl von Schülern aus Sachsen, Brandenburg und Thüringen, Bayern und
Sachsen-Anhalt besucht.
Darüber hinaus wurden Schülerinnen und Schüler aus dem beruflichen Gymnasium „J. Weisbach“ in
Freiberg von Mitarbeitern der Professur Glas- und Emailtechniken bei ihren Praktika betreut.
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28.03.2014 – Nachtlabor Glas
 Vortrag „Was Glas alles kann, wo Glas überall drin steckt“
 Experimente mit Glas
- Glas in Flammen (Glas formen und blasen vorm Brenner)
- Wellen(Längen)-Reiten mit Glas (optische Eigenschaften)
- Glastränen (Glas gießen)
- Hochzeit von Glas und Stahl (Emailieren)
- Glühwein aus der Glaswanne
- Schichtwechsel mit dem Steigerlied
Fotos: Detlev Müller
28.04.2014 – Nachtlabor Glas
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28.05.2014 – Tag- & Nacht-Labor „Werkstoffe … aus einem Guß“
‐ Hochzeit von Metall und Glas … Email
‐ Gießformgebung von Porzellan
‐ Schnellvergußmörtel
‐ Gießen von Glas
Ein besonderes Highlight war die Junioruniversität für Kinder im Alter von 4-10 Jahren am 14.06.2014,
bei der Schlumpfine und Schlaubi spannendes und wissenswertes über den Werkstoff Glas in einer
schlumpfenblauen Vorlesung vortrugen (siehe 4.8 Pressemeldungen).
14.06.2014 – Junioruniversität „Schlumpfblaue Vorlesung über Glas“
21.-23.10.2014 - 10. Schülerkolleg „Ceramics meet Steel“
‐ Stahlpraktika und Vorlesung
‐ Praktika zum Thema Keramik und Email
‐ Vorlesung „Email – Hochzeit von Glas und Stahl“
‐ Exkursion zu Edelstahlwerken Freital
‐ Exkursion zu Duravit Meißen
‐ Exkursion zu Omeras Lauter
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2.4 Stipendiaten/Gaststudenten im IKGB
M.Sc. Mingliang Li
Zhengzhou University, Henan / China
01.12.2010 – 31.10.2014
M.Eng. Enrico Storti
Universita di Padova / Italien
01.03.2013-28.02.2014
Mroang / Nepal, Hanseo University Seoul / Korea
01.04.2013-31.03.2014
M.Sc. Enera Xhaferri
Polytechnic University of Tirana / Albanien
DAAD Stipendium (PhD)
Oktober 2013 – Oktober 2016
M.Sc. Adrian Bajrami
DAAD Stipendium (PhD)
Oktober 2013 – Oktober 2016
Thalles Macedo de Assis
Federal University of Minas Gerais (UFMG) / Brasilien
CsF-Stipendium der brasilianischen Regierung
Oktober 2013 – September 2014
Maria Ferreira Vasconcelos
Federal University of Minas Gerais (UFMG) / Brasilien
Oktober 2013 – September 2015
Raquel Carolina Wesseling
Federal Technological University of Paraná (UTFPR) / Brasilien
Oktober 2013 – März 2015
Ana Laura Ribeiro D´Elia
Federal Technological University of Paraná (UTFPR) / Brasilien
Oktober 2013 – März 2015
Edlira Duka
Faculty of Natural Science, University of Tirana / Albanien
Mai – Juni 2014
Ahmad Bilal
National University of Science and Technology, Islamabad / Pakistan
Juni – August 2014
Ali Raza Khalid
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Ramadan Aliti
University of Tetovo, Macedonia / Albanien
Olta Çakaj
August – Oktober 2014
Irida Markja
September – Dezember 2014
Klaudja Telhaj
Faculty of Natural Science, University of Elbasan
Marius Zeneli
Afshan Khurshid
Oktober – Dezember 2014
2.5 Gastwissenschaftler im IKGB
I. Kolokolchikov
D. Mendeleyev University of Chemical Technology, Moskau / Russland
Juni - Juli 2014 und September 2014
Prof. Dr. Syed Ali Rizwan
NUST, Islamabad / Pakistan
Juni - Juli 2014
Prof. Dr. G. Kostakis
TU Kreta, Chania / Griechenland November - Dezember 2014
Prof. Dr. T. Graule
EMPA Dübendorf / Schweiz 06.11.2014
Dr. F. Clemens EMPA Dübendorf / Schweiz 06.11.2014
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2.6 Exkursionen
Fachexkursion Tschechien – 22.-26.9.2014
Um die innerhalb des Studiengangs Keramik, Glas- und Baustofftechnik vorgeschriebenen 8
Fachexkursionen kompakt absolvieren zu können, ist es zu einer schönen Tradition geworden, diese
Exkursionen innerhalb einer Woche gemeinsam mit Partnern im Wechsel zu organisieren und
durchzuführen. Bewährter Partner ist dabei der Lehrstuhl für Glas und Keramik der Vysoká škola
chemicko-technologická (VŠCHT - Hochschule für Chemische Technologie) in Prag. Dr.-Ing. Miroslav
Rada hatte in diesem Jahr wieder ein anspruchsvolles Programm vorbereitet und das Quartier im
Studentenwohnheim der Hochschule in Prag Kunratice organisiert.
 Montag, 22.9.2014: Českomoravský cement, Radotín
 Dienstag, 23.9.2014: Ziegelbaustoffe bei Plzeň - TONDACH Česká republika s.r.o., Stod und
Lassesberger AG, Chlumčany sowie als Zugabe: Lebensmittelverfahrenstechnik (Besichtigung
der Brauerei Pilsner Urquell / Plzeňský Prazdroj)
 Mittwoch, 24.9.201: Floatglasherstellung und -verarbeitung im Raum Teplice - AGC
Automotive Czech AG, Chudeřice und AGC Flat Glass Czech AG, Řetenice
 Donnerstag, 25.9.2014: Traditionelles und technisches Porzellan im Tal der Ohře (Eger) Elektroporcelán, Louny und Porzellanmanufaktur Thun 1794, Klášterec nad Ohří sowie
gemeinsamer Abend in einer Minibrauerei (Chýně bei Prag)
 Freitag, 26.9.2014: Massenglas und Glasmacherkunst (auch im Egertal) - Moser, Karlovy Vary
und O-I Manufacturing, Nové Sedlo
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Ausgewählte Exkursionen im Rahmen von Vorlesungen
05.05.2014 - Exkursion im Rahmen der Vorlesungen „Wärme- und Feuchteschutz“ und „Alternative
Baustoffe“ zum Kornhaus in Freiberg (Sanierung), Betreuer: Dr. G. Schmidt, Dr. Benedix
14.07.2014 - Exkursion im Rahmen der Vorlesung „Verbundwerkstoffe“ (Wahlpflichtmodul für KGBStudenten) zum Kompetenzzentrum Neue Materialien GmbH Bayreuth, Betreuer: U. Ballaschk
07.11.2014 - Exkursion im Rahmen der Vorlesung „Alternative Baustoffe“ zur Messe „denkmal 2014“,
Betreuer: Dr. G. Schmidt, K. Häußler
12.11.2014 - Exkursion im Rahmen der Übung „Sintertechnik“ zum Ziegelwerk Huber in LeubenSchleinitz, Betreuer: U. Ballaschk
25.11.2014 - Exkursion im Rahmen der Vorlesung „Feuerfeste Werkstoffe“ zu Feuerfestwerken
WETRO, Betreuer: C. Faßauer
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Im Rahmen der Vorlesung Baustofftechnologie wurde eine Exkursion zum Zementwerk in Karsdorf und
zur ICE Neubaustrecke Erfurt – Halle/Leipzig organisiert.
Zementwerk in Karsdorf (links, unten), ICE Neubaustrecke Erfurt – Halle/Leipzig (rechts)
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Ausgewählte Exkursionen für Doktoranden
Im Oktober 2014 reiste Prof. Bier mit Doktoranden der Arbeitsgruppe Baustofftechnik nach Pakistan an
die Partneruniversität National University of Sciences & Technology im Rahmen des
Kooperationsprojektes. Vor Ort wurde eine Exkursion zu einem Großprojekt organisiert bei dem die
Stromversorgung des Landes durch ein Wasserkraftwerk verbessert werden soll.
oben: Arbeiten im Tunnelbereich,
neben einer deutschen
Tunnelbohrmaschine kommen auch
andere Techniken zum Einsatz.
links: Startpunkt des Projektes,
Umleitung des Flusses Neelum in den
Tunnel. Eindrücke vom NEELUM – JHELUM Projekt zur Gewinnung von Strom durch Wasserkraft
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Professur für Keramik
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3 Professur für Keramik
3.1 Publikationen
3.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften, Fachbüchern und Tagungsbändern
Ludwig, S., Roungos, V., Aneziris, C.G.: Properties of self-glazing Al2O3-C refractories influenced by the
graphite content and nanoscaled additives. International Journal of Applied Ceramic Technology (2014),
Article in Press. DOI: 10.1111/ijac.12328
Mertke, A.; Aneziris, C. G.: The influence of nanoparticles and functional metallic additions on the
thermal shock resistance of carbon bonded alumina refractories. Ceramics International (2014), Article
in Press. DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.09.090
Oppelt, M., Wenzel, C., Aneziris, C.G., Berek, H.: Processing and characterization of MMC beads based
on zirconia and TRIP steel. Metallurgical and Materials Transactions B (2014), Article in Press. DOI:
10.1007/s11663-014-0151-7
Salomon, A., Dopita, M., Emmel, M., Dudczig, S., Aneziris, C.G., Rafaja, D.: Reaction mechanism
between the carbon bonded magnesia coatings deposited on carbon bonded alumina and a steel melt.
Journal of the European Ceramic Society (2014), Article in Press. DOI:
10.1016/j.jeurceramsoc.2014.09.033
Sarkar, N., Park, J.G., Mazumder, S., Pokhrel, A., Aneziris, C.G., Kim, I.J.: Al2TiO5-mullite porous
ceramics from particle stabilized wet foam. Ceramics International (2014), Article in Press. DOI:
10.1016/j.ceramint.2015.01.056
Schafföner, S., Aneziris, C.G., Berek, H., Hubálková, J., Rotmann, B., Friedrich, B.: Corrosion behavior
of calcium zirconate refractories in contact with titanium aluminide melts. Journal of the European
Ceramic Society (2014), Article in Press. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.09.032
Schafföner, S., Aneziris, C.G., Berek, H., Rotmann, B., Friedrich, B.: Investigating the corrosion
resistance of calcium zirconate in contact with titanium alloy melts. Journal of the European Ceramic
Society (2014), Article in Press. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.08.031
Voigt, C., Fankhänel, B., Jäckel, E., Aneziris, C.G., Stelter, M., Hubálková, J.: Effect of the filter surface
chemistry on the filtration of aluminum. Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy
and Materials Processing Science (2014), Article in Press. DOI: 10.1007/s11663-014-0232-7
Weigelt, C., Berek, H., Aneziris, C.G., Wolf, S., Eckner, R., Krüger, L.: Effect of minor titanium additions
on the phase composition of TRIP-steel / magnesia partially stabilized zirconia composite materials.
Ceramics International (2014), Article in Press. DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.10.040
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Amirkhanyan, L., Weissbach, T., Kortus, J., Aneziris, C.G.: On the possibility of hercynite formation in a
solid state reaction at the Al2O3-iron interface: A density-functional theory study. Ceramics International
40 (2014) [1 PART A], pp. 257-262.
Aneziris, C.G.; Emmel, M.; Dudczig, S.: Functionalised Carbon Bonded Filters for Advanced Metal Melt
Filtration. IRMA Journal XXXXVII (2014) [1] pp. 25-30.
Aneziris; C. G., Weigelt, C., Biermann, H.: TRIP-Matrix-Verbundwerkstoffe mittels der bildsamen
Formgebung. In: Danninger, H. (Hrsg.): Neue Horizonte in der Pulvermetallurgie - Werkstoffe, Produkte
und Verfahren. Tagungsband des Hagener Symposiums. Heimdall Verlag, Rheine, S. 131-148, ISBN:
978-3-939935-85-8.
Berek, H., Hubálková, J., Aneziris, C.G.: Röntgen-Tomographie. In: Biermann, H., Krüger, L. (Hrsg.):
Moderne Methoden der Werkstoffprüfung - Anwendungsbeispiele. Wiley-VCH, Weinheim, 2015, S. 353385, ISBN 978-3-527-33413-1.
Böhm, A., Aneziris, C.G., Malzbender, J.: Dependent thermo-mechanical behavior of novel aluminabased refractories. Journal of Ceramic Science and Technology 5 (2014) [2], pp. 167-171.
Brochen, E., Pötschke, J., Aneziris, C.G.: Improved thermal stress resistance parameters considering
temperature gradients for bricks in refractory linings. International Journal of Applied Ceramic
Technology 11 (2014) [2], pp. 371-383.
Dopita, M., Salomon, A., Emmel, M., Aneziris, C.G., Rafaja, D.: Microstructure evolution of turbostratic
carbon studied by different analytical methods, Materials Structure 21 (2014) [2], pp. 103-104.
Dudczig, S., Aneziris, C.G., Emmel, M., Schmidt, G., Hubalkova, J., Berek, H.: Characterization of
carbon-bonded alumina filters with active or reactive coatings in a steel casting simulator. Ceramics
International 40 (2014) [PART B], pp. 16727-16742.
Emmel, M., Aneziris, C.G., Fischer, U.: Spinellbildende, kohlenstoffgebundene Filter mit kombinierten
aktiven und reaktiven Funktionshohlräumen. Acamonta 21 (2014), S. 135-137. ISSN 2193-309X.
Emmel, M., Aneziris, C.G., Sponza, F., Dudczig, S., Colombo, P.: In situ spinel formation in Al2O3-MgOC filter materials for steel melt filtration. Ceramics International 40 (2014) (8 PART B), pp. 13507-13513.
Fischer, U.; Aneziris C.G.: „Intelligente“ keramische Filter für höchstbeanspruchte Sicherheitsbauteile –
Schlüssel für neue High-Tech Produkte der Zukunft. Dialog Materialwissenschaften und
Werkstofftechnik 3 (2014), S. 10-15, ISSN 2193-3383.
Fruhstorfer, J., Aneziris, C.G.: The influence of the coarse fraction on the porosity of refractory
castables. Journal of Ceramic Science and Technology, 5 (2014) [2], pp. 155-166.
castables. Proceedings of the 57th International Colloquium on Refractories, S. 198-201.
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Fruhstorfer, J., Schafföner, S., Aneziris, C.G.: Dry ball mixing and deagglomeration of alumina and
zirconia composite fine powders using a bimodal ball size distribution. Ceramics International 40 (2014)
[9 PART B], pp. 15293-15302.
Galea, L., Bohner, M., Thuering, J., Doebelin, N., Ring, T.A., Aneziris, C.G., Graule, T.: Growth kinetics
of hexagonal sub-micrometric β-tricalcium phosphate particles in ethylene glycol. Acta Biomaterialia 10
(2014) [9], pp. 3922-3930.
Gehre, P.; Aneziris, C.G.: Wechselwirkung von neuen Al2O3-ZrO2-TiO2-Feuerfestwerkstoffen mit
Kohleschlacken. Technische Keramische Werkstoffe 139. Erg.-Lfg. (März 2014) [Kapitel 8.1.6.0], HvBVerlag.
Gehre, P.; Aneziris, C.G.: Refractories in IGCC technology – state of the art and new approaches.
Proceedings 18th Conference on Refractories & HITHERM, Prag (2014), S. 229-238.
Gehre, P.; Aneziris, C.G.: Feuerfestwerkstoffe in IGCC-Kraftwerken – Stand der Technik und neue
Entwicklungsansätze. Keramische Zeitschrift 66 (2014) [3], S. 152-157.
Gehre, P.; Aneziris, C.G.: Refractories in IGCC technology – state of the art and new approaches.
Interceram 63 (2014) [4-5], S. 211-215.
Gehre, P.; Aneziris, C.G.: Einfluss einer reduzierenden Atmosphäre auf die Materialeigenschaften
oxidischer Feuerfestwerkstoffe. Chemie Ingenieur Technik 86 (2014) [10], S. 1735-1743.
Geigenmüller, A., Spindler, H., Lenk, K., Aneziris, C.G.: Future research in refractories: A roadmap
approach. Journal of Ceramic Science and Technology 5 (2014) [2], pp. 71-76.
Gerlach, N.; Gehre, P.; Aneziris, C.G.: Verbesserung von Magnesiumoxid-Feuerfestkeramiken für den
Einsatz in Vergasungsanlagen. Chemie Ingenieur Technik 86 (2014) [10], S. 1761-1768.
Glage, A., Weigelt, C., Räthel, J., Biermann, H.: Fatigue behaviour of hot pressed austenitic TWIP steel
and TWIP steel/Mg-PSZ composite materials. International Journal of Fatigue 65 (2014), S. 9-17.
Losch, K., Schladitz, K., Ballaschk, U., Berek, H., Aneziris, C.G.: Interrupted in-situ compressive
deformation experiments on MMC foams in an XCT: Experiments and estimation of displacement fields.
Image Analysis and Stereology 33 (2014) [2], pp. 131-145.
Lugovy, M., Orlovskaya, N., Neubert, M., Aneziris, C.G., Graule, T., Kuebler, J.: Time dependent
mechanical properties of ZrB2-SiC ceramic composites: Room temperature fatigue parameters. Science
of Advanced Materials 6 (2014) [4], pp. 844-852.
Moritz, K., Aneziris, C.G.: Electrophoretic deposition of yttria-stabilised zirconia powder from aqueous
suspensions for fabricating ceramics with channel-like pores. Journal of the European Ceramic Society
34 (2014) [2], pp. 401-412.
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Moritz, K., Aneziris, C.G., Hesky, D., Gerlach, N.: Magnesium aluminate spinel ceramics containing
aluminum titanate for refractory applications. Journal of Ceramic Science and Technology, 5 (2014) [2],
pp. 125-130.
Röder, C., Weißbach, T., Himcinschi, C., Kortus, J., Dudczig, S., Aneziris, C.G.: Raman spectroscopic
characterization of novel carbon-bonded filter compositions for steel melt filtration
Journal of Raman Spectroscopy 45 (2014) (1), pp. 128-132.
Schlenther, E., Özcoban, H., Jelitto, H., Faller, M., Schneider, G.A., Graule, T., Aneziris, C.G., Kuebler,
J.: Fracture toughness and corrosion behaviour of infiltrated Al2O3 [P - Steel composites]. Materials
Science and Engineering A 590 (2014), pp. 132-139.
Stein, V., Aneziris, C.G.: Low-carbon carbon-bonded alumina refractories for functional components in
steel technology. Journal of Ceramic Science and Technology 5 (2014) [2], pp. 115-124.
Van Garderen, N., Otal, E.H., Aneziris, C.G., Graule, T., Clemens, F.J.: Influence of porous substrate on
copper based oxygen carrier efficiency for chemical-looping combustion. Microporous and Mesoporous
Materials 190 (2014), pp. 362-370.
Voigt, C., Zienert, T., Schubert, P., Aneziris, C.G., Hubálková, J.: Reticulated porous foam ceramics with
different surface chemistries. Journal of the American Ceramic Society 97 (2014) [7], pp. 2046-2053.
Werner, J., Aneziris, C.G., Schafföner, S.: Influence of porosity on Young´s modulus of carbon-bonded
alumina from room temperature up to 1450 °C. Ceramics International 40 (2014) [9 PART A], pp.
14439-14445.
Werner, J., Aneziris, C.G, Schafföner, S.: Influence of porosity on Young's modulus of carbon-bonded
alumina from room temperature up to 1450 °C. Proceedings of the 57th International Colloquium on
Refractories, S. 147-149.
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3.1.2 Vorträge und Poster
Aneziris, C.G., Emmel, M., Dudczig, S.: Functionalised Carbon Bonded Filters for Advanced Metal Melt
Filtration. 10th India International Refractories Congress 2014 - IREFCON 14, Kolkata, India, 15.18.01.2014, Keynote Lecture.
Aneziris, C.G., Emmel, M., Dudczig, S.: A New Generation of Carbon Bonded Filters for Advanced
Metal Melt Filtration. 13th International Ceramic Congress and 6th Forum on New Materials - CIMTEC
2014, Montecatini Terme, Italy, 08.-13.06.2014, Invited Lecture.
Aneziris, C.G., Moritz, K.: Mikrorissstabilität und Temperaturwechselbeständigkeit Al2O3-reicher
Magnesiumaluminat-Spinell-Werkstoffe mit Al2TiO5-Dotierungen für feuerfeste Anwendungen.
5. Freiberger Feuerfestforum, 26.11.2014, Poster.
Aneziris, C.G., Weigelt, C., Biermann, H.: TRIP-Matrix-Verbundwerkstoffe mittels der bildsamen
Formgebung. 33. Hagener Symposium Pulvermetallurgie, Hagen, 27.-28. November 2014, Vortrag.
Ballaschk, U., Hubálková, J., Aneziris, C.G.: In situ Druckverformung zellularer Strukturen in einem
Computertomographen. DKG-Jahrestagung, Clausthal-Zellerfeld, 24.-26.03.2014, Vortrag.
Ballaschk, U., Berek, H., Aneziris, C.G.: Interrupted in situ compression investigations of TRIP steel/MgPSZ structures in an XCT. Mechanics of Composites (MECHCOMP 2014), Stony Brook University,
Long Island, New York, 09.-13.06.2014, Vortrag.
Berek, H., Ballaschk, U., Aneziris, C.G., Losch, K., Schladitz, K.: The correlation between local
deformation and local phase transformation in MMC foams as investigated by in situ XCT experiments
and EBSD. CELLMAT 2014, Dresden, 22.-24.10.2014, Poster.
Berek, H., Hubalkova, J., Aneziris, C.G.: Characterization of Cellular Ceramics and MMC by in situ
Computed Tomography. 13th International Ceramic Congress and 6th Forum on New Materials CIMTEC 2014, Montecatini Terme, Italy, 08.-13.06.2014, Vortrag.
Brachhold, N., Moritz, K., Mertke, A., Aneziris, C. G.: Nano-functionalised carbon bonded refractories
and AZT-based materials with self healing response. 69º Congresso Anual da ABM – Internacional - 1st
Brazilian-German Symposium on Materials Science and Engineering, São Paulo, Brasilien, 21.25.7.2014, Vortrag.
Emmel, M., Aneziris, C.G.: Multifunctional filters for steel filtration in means of clean steel technology.
69º Congresso Anual da ABM – Internacional - 1st Brazilian-German Symposium on Materials Science
and Engineering, São Paulo, Brasilien, 21.-25.7.2014, Vortrag.
Emmel, M., Aneziris, C.G., Schröder, C.: Ermittlung der Abscheidetendenz endogener, nichtmetallischer
Einschlüsse gegenüber oxidischen Partikeln mittels konfokalem Laserscanning-Mikroskop. DKG
Jahrestagung, Clausthal-Zellerfeld, 24.-26.03.2014, Vortrag.
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Fruhstorfer, J., Schöttler, L., Aneziris, C.G.: Entwicklung innovativer kohlenstoffgebundener
Feuerfestsysteme für den Einsatz im Untergussverfahren zum Vergießen von Stahl. 5. Freiberger
Feuerfestforum, Freiberg, 26.11.2014; Poster.
castables. 57th International Colloquium on Refractories, Aachen, 24.-25.09.2014, Vortrag.
Gehre, P., Gerlach, N., Aneziris, C.G.; Klinger, M.: MgO-ZrO2-Feuerfestwerkstoffe für die Anwendung in
Hochtemperaturanlagen zur Synthesegaserzeugung. DKG-Jahrestagung, Clausthal-Zellerfeld, 24.26.03.2014, Vortrag.
Gehre, P., Aneziris, C.G.: Refractories in IGCC-technology – state of the art and new approaches.
HITHERM, Prag, 13.05.2014, Vortrag.
Gehre, P., Aneziris, C.G., Klinger, M.; Schreiner, M.: Al2O3-ZrO2-TiO2 – new promising refractory lining
materials for slagging gasifiers. 6th International Freiberg Conference on IGCC & XtL Technologies,
Radebeul, 20.05.2014, Vortrag.
Hesky, D., Aneziris, C. G., Groß, U., Horn, A.: Glassfoams using waterglass as foaming agent.
CELLMAT 2014, Dresden, 22.-24.10.2014, Vortrag.
Klenert, F., Fruhstorfer, J., Aneziris, C.G., Gross, U., Trimis, D., Reichenbach, I., Vijay, D., Horn, A.:
Thermal conductivity and transmission investigations on mesoporous silica gels. CELLMAT 2014,
Dresden, 22.-24.10.2014, Vortrag.
Mertke, A., Aneziris, C.G.: Einsatz von Mikro- und Nanopartikel- Zusätzen zur Reduzierung des
Kohlenstoffgehaltes in kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen. 5. Freiberger Feuerfestforum,
Freiberg, 26.11.2014; Poster.
Moritz, K., Aneziris, C.G.: Electrophoretic method for fabricating porous ceramics – application to
different oxide materials. 5th International Conference on Electrophoretic Deposition: Fundamentals and
Applications, Hernstein (Österreich), 5.-10.10.2014, Vortrag.
Salomon, A., Voigt, C., Dopita, M., Aneziris, C.G., Rafaja, D.: Infiltration of ceramic foams with metal
melts using the SPS/FAST-process. International Conference on Sintering 2014, Dresden, 24.28.08.2014, Poster.
Schafföner, S., Aneziris, C.G.: Verbesserung der Korrosions- und Thermoschockbeständigkeit
feuerfester Werkstoffe auf Basis von Calciumzirkonat für Titanschmelzen. DKG-Jahrestagung,
Clausthal-Zellerfeld, 24.-26.03.2014, Vortrag.
Schafföner, S., Berek, H., Aneziris, C.G.: EBSD als Untersuchungsmethode der Korrosion feuerfester
Werkstoffe. DKG-Jahrestagung, Clausthal-Zellerfeld, 24.-26.03.2014; Poster.
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Schafföner, S., Schmidt, G., Fruhstorfer, J., Aneziris, C.G.: Investigating the thixotropy of coarse grained
oxide ceramic slips with a modified falling sphere viscometer. 9th Annual European Rheology
Conference AECR 2014, Karlsruhe, 08.-11.04.2014, Poster.
Schubert, P., Aneziris, C.G.: Preparation of Sodium Water Glass Spheres by Gelation of Alginate.
CELLMAT 2014, Dresden, 22.-24.10.2014, Vortrag.
Voigt, C., Storm, J., Abendroth, M., Aneziris, C.G., Kuna, M., Hubálková, J.: Compression strength
measurement of reticulated ceramic foams. CELLMAT 2014, Dresden, 22.-24.10.2014, Vortrag.
Weigelt, C., Aneziris, C. G.: Joining of TRIP-Steel/Zirconia Composite Materials by Ceramic Derived
Technologies. CELLMAT 2014, Dresden, 22.-24.10.2014, Vortrag.
Wenzel, C., Aneziris, C.G.: Development of alumina/ TRIP-steel composites using pressure slip casting.
DKG Jahrestagung & Symposium Hochleistungskeramik, Clausthal-Zellerfeld, 24.–26.03.2014, Vortrag.
Werner, J., Aneziris, C.G, Schafföner, S.: Influence of porosity on Young's modulus of carbon-bonded
alumina from room temperature up to 1450 °C. 57th International Colloquium on Refractories, Aachen,
24.-25.09.2014, Vortrag.
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3.1.3 Erteilte Patente
Aneziris, C.G., Dudczig, S., Emmel, M.: Keramische Filter für die Metallschmelzefiltration auf der
Grundlage gängiger Metallschmelze-Filtergeometrien und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Offenlegungsschrift Nr. DE 10 2011 109 681 A1 vom 14.02.2013 (Patenterteilung: 28.03.2014).
Aneziris, C.G., Emmel, M., Dudczig, S.: Keramische reaktive Filter für die Metallschmelzefiltration.
Offenlegungsschrift Nr. DE 10 2011 109 684 A1 vom 14.02.2013 (Patenterteilung: 04.03.2014).
Aneziris, C.G., Gehre, P., Kratschmer, T.: Verfahren zur Herstellung einer flamm- oder
plasmagespritzten thermoschock- und korrosionsbeständigen Keramikschicht auf Basis von Al2O3-TiO2ZrO2. Offenlegungsschrift Nr. DE 10 2009 006 778 vom 31.01.2009 (Patenterteilung: 04.12.2014).
Moritz, K., Aneziris, C.G., Wenzel, C., Gerlach, N.: Druckschlickergießverfahren für deagglomerierte
Schlicker auf der Basis keramischer, metallokeramischer oder metallischer Pulver mit Teilchengrößen
im Bereich von 20 nm bis 50 µm, Offenlegungsschrift Nr. DE 10 2011 117 764 vom 07.11.2011
(Patenterteilung: 10.10.2014).
3.1.4 Patentanmeldungen
Aneziris, C.G., Dudczig, S., Weigelt, C.: Verwendung eines duktilen Verbundwerkstoffes aus Metall und
einer Titanverbindungen enthaltenden Keramik für Bauteile, die in direktem Kontakt mit
Aluminiumschmelzen stehen, Offenlegungsschrift DE 10 2014 019 422.1 vom 20.12.2014.
Aneziris, C.G., Gehre, P.: Verfahren zur Verbesserung der Thermoschockbeständigkeit von feuerfesten
Erzeugnissen. Patentanmeldung Nr. DE 10 2014 008 892.8 vom 12.06.2014.
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3.2 Forschungsprojekte
3.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte
DER - Deutsches EnergieRohstoff-Zentrum „Technologien für das Nach-Erdölzeitalter“
Forschungslinie II: Entwicklung innovativer Werkstoffe
Projektleiter/Bearbeiter:
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. P. Gehre /
Appr. Apoth. C. Biermann / Dipl.-Ing. C. Faßauer /
Dipl.-Ing. D. Veres
01/2010 – 12/2014
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Vattenfall Europe Generation AG & Co. KG,
RWE Power AG,
ROMONTA GmbH,
MIBRAG GmbH,
Linde-KCA-Dresden GmbH, Chemieanlagenbau Chemnitz GmbH,
CHOREN Industries GmbH Freiberg
EDL Anlagenbau Gesellschaft mbH Leipzig,
IBExU Institut für Sicherheitstechnik GmbH Freiberg,
JOHN BROWN VOEST GmbH Leipzig,
SIEMENS Fuel Gasification Technology GmbH & Co. KG Freiberg,
VER Verfahrensingenieure GmbH Dresden,
Verbundnetz Gas AG Leipzig, TU Dresden, Forschungszentrum Jülich,
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme,
Deutsches BiomasseForschungsZentrum,
BMBF ZIK Virtuhcon Freiberg
Motivation
Das Deutsche EnergieRohstoff-Zentrum (DER) erforscht und entwickelt innovative Konzepte um
langfristig zur stofflichen Nutzung Erdöl und –gas durch den Einsatz von Kohle und Biomasse zu
ersetzen. Die Entwicklung eines Vergasungsverfahrens der nächsten Generation erfordert die
Bereitstellung neuer keramischer Feuerfestmaterialien, welche zum einen den hohen Temperaturen
und Drücken und zum anderen den extrem korrosiven Atmosphären und Schlacken während des
Vergasungsprozesses genügen.
Derzeit verwendete Materialien bestehen aus 60-90 Ma.-% Chromoxid, wobei die dadurch
gewährleisteten Standzeiten von 3 bis 24 Monaten dennoch nicht den industriell gewünschten
Anforderungen entsprechen. Des Weiteren kommt es während des Einsatzes von Chromoxid zur
Bildung der toxischen Chrom(VI)-Verbindung. Im Rahmen der Forschungslinie II werden
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chromoxidfreie Werkstoffe auf Basis von Al2O3, CaO und MgO entwickelt, welche sich vor allem unter
oxidierenden Bedingungen durch sehr gute Alkalikorrosionsbeständigkeit auszeichnen. Neben der
Entwicklung und Evaluierung der Materialien erfolgt im Besonderen die Untersuchung der sowohl
unter Laborbedingungen als auch durch Feldversuche korrodierten Materialien, wobei die
Korrosionsmechanismen geklärt werden sollen.
Ergebnisse
Während der 5-jährigen Forschungstätigkeit konnten zahlreiche neue Werkstoffe entwickelt werden,
die aufgrund ihrer hervorragenden Korrosions- und Thermoschockbeständigkeit anstelle der derzeit
verwendeten Cr2O3-Materialien in Flugstromvergasungsanlagen eingesetzt werden könnten und
dabei ökonomische und ökologische Vorteile aufweisen.
Anorganische nichtmetallische Wärmedämmstoffe mit angepassten Strahlungseigenschaften
(AnWAn)
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. F. Klenert /
Dipl.-Ing. P. Schubert / Dipl.-Ing. D. Hesky
02/2013 – 12/2014
Europäischer Sozialfond (ESF)
Sächsische Aufbaubank (SAB)
Motivation
Die wissenschaftlich-technischen Ziele des Projektes lagen in der Entwicklung anorganischnichtmetallischer Wärmedämmstoffe (transparente Wärmedämmstoffe, TWD) für solarthermische
Anwendungen. Dabei erfolgte die Unterteilung der Anwendungen in Niedertemperaturanwendungen
im Gebäudebereich sowie in Hochtemperaturanwendungen für konzentrierende Systeme. Bisher
verfügbare transparente Wärmedämmstoffe sind nach dem aktuellen Stand der Technik entweder
brennbar und deshalb nur mit Einsatztemperaturen unterhalb von 100°C erhältlich oder sehr
preisintensiv. Durch die Arbeit der Nachwuchsforschergruppe wurden neue Dämmstoffe entwickelt,
die nicht brennbar sowie bis 600°C temperaturbeständig sind. Das Projekt wurde von einer
interdisziplinären Nachwuchsforschergruppe, welche sich aus insgesamt 9 Wissenschaftlern der
Professur für Gas- und Wärmetechnische Anlagen, der Professur für Technische Thermodynamik und
der Professur für Keramik zusammensetzte.
Ergebnisse
Im Rahmen des Projektes ANWan wurden die neu entwickelten Dämmstoffe auf Basis von Xerogel,
Schaumglas sowie Hohlkugelsysteme auf eine Optimierung ihrer Eigenschaften hinsichtlich
transparenter Wärmedämmungen untersucht.
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ANWan-Materialgruppen: a) Xerogele, b) Schaumglas, c) Hohlkugeln
Im Rahmen des Arbeitspaketes „Anpassung der Strahlungseigenschaften von Xerogelen“ konnte ein
transluzentes, wärmedämmendes Material entwickelt werden, welches anpassungsfähige Porositäten
von 23-76 %, mittlere Porenradien von 3-26 nm, solare Transmissionen von 12-66 % und
Wärmeleitfähigkeiten von 0,07-0,3 W/(mK) aufweist. Diese Eigenschaften sind durch Hydrothermalbehandlungen oder Brennvorgänge gezielt einstellbar. Außerdem erfüllt das Material die angestrebten
Einsatzbedingungen von 600 C und ist materialspezifisch so aufgebaut, dass ein großer Anteil an
Strahlung im kurzwelligen Wellenlängenbereich bis ca. 2700 nm transmittiert, wohingegen im
langwelligen Wellenlängenbereich (> 2700 nm) die gesamte Infrarotstrahlung absorbiert wird.
Über die Methode der Schaumglas-Herstellung konnte in der Projektlaufzeit kein transparenter
Wärmedämmstoff entwickelt werden. Im Laufe der Untersuchungen ergab sich jedoch unter
Verwendung von Natriumwasserglas ein alternatives Schäumungsmittel. Es konnten Proben mit einer
Porosität von bis zu 90 %, einer geringen Wärmeleitfähigkeit und einer Spaltzugfestigkeit von
1,7 N/mm2 hergestellt werden. Das entwickelte Material ist für Einsatztemperaturen von bis zu 600 C
geeignet. Der Werkstoff ist aufgrund seiner Eigenschaften wie z.B. der hohen Festigkeit und geringen
Wärmeleitfähigkeit hervorragend als Material in der Leichtbauweise denkbar.
Mit Hilfe eines neuen Verfahrens konnten einzelne transparente Hohlkugeln hergestellt werden. Es
wurden sowohl reines Natriumwasserglas (NaW) als auch Suspensionen von NaW mit verschiedenen
Alginatvarianten in eine CaCl2–Lösung getropft und anschließend getrocknet. Es zeigte sich, dass
weder die Suspensionsart noch die Verweilzeiten von 15 min–5 h die Eigenschaften der Kugeln
signifikant beeinflussen. Verweilzeiten länger als 5 h führten zu weißen offenen Kugeln. Bei den
einzelnen Hohlkugeln (Durchmesser ca. 2,75 mm, Hohlraumdurchmesser ca. 2,2 mm) wurde eine
solare Transmission von 39–59 %, eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,155 W/(mK) und eine mittlere
Kraft bis zum Bruch von 12 N erzielt. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Verbundkörper aus den
einzelnen Kugeln hergestellt.
Mikroskopische Bilder der ANWan-Materialien a) Xerogele, b) Schaumglas, c) Hohlkugeln
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DFG-Forschergruppe FOR 1372
Feuerfeste Komponenten und Schichten im System CaO-TiO2-ZrO2 mittels Gieß-, Press- und
Flammspritzverfahren für die prozessstufenminimierte Herstellung von Titan und
Titanlegierungen
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. Stefan Schafföner
02/2011 – 01/2014
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
RWTH Aachen, Technische Universität Clausthal
Ergebnisse
Zur Realisierung einer pyrometallurgischen Gewinnung von kostengünstigen Titanwerkstoffen durch
modifizierte
Herstellung
von
Titanschlacke,
FlüssigphasenAluminothermie
und
pfannenmetallurgische Raffination sind neuartige Kombinationen von Feuerfestwerkstoffen und
Fertigungsverfahren gefragt. Im Vordergrund dieses Forschungsvorhabens stand die Erforschung von
geeigneten Formgebungsverfahren in Kombination mit speziellen formgebungsbedingten Hilfsstoffen
bzw. Sinterhilfsmitteln zur Herstellung von Tiegelkomponenten und Schichten auf Basis von CaO,
CaTiO3 und CaZrO3 für die Titan-Metallurgie.
Dabei dienten Sinter- bzw. Schmelzkalk und Löschkalk als Ausgangsrohstoffe. CaF2 und CaCl2
wurden als Sinterhilfsmittel für die Herstellung von hochreinen CaO-Qualitäten in Anspruch
genommen. Als Formgebungsverfahren dienten Gieß-, Press- und Flammspritztechnologien.
Die Gießroute wurde hinsichtlich geeigneter Dispergiermedien bzw. Dispergiermittel für
hygroskopische Ausgangsrohstoffe auf der Grundlage konventioneller Schlickergusstechnologie und
unterstützt von rheologischen Untersuchungen optimiert und erstmalig in eine
Druckschlickergusstechnologie überführt. In beiden Gießverfahren kamen sowohl feinkörnige (bis ca.
20 μm Korngröße) als auch grobkörnige (bis ca. 3 mm Korngröße) Kornfraktionen zum Einsatz. Beim
Druckaufbau ließen sich Lunkererscheinungen entschärfen und große Scherben in kürzester Zeit
realisieren (geringe Wechselwirkung des Dispergiermediums mit der keramischen Körnung).
Schließlich kam es beim Entzug des Dispergiermediums mittels Unterdruck zu einer zusätzlichen
Verdichtung des Scherbens.
Bei der Bereitstellung von CaTiO3- bzw. CaZrO3-Körnungen wurde der zweistufige Prozess mit einer
Vorsynthetisierung (Reaktionsbrand und Mahlprozess) favorisiert. Über die Flammspritztechnologie
wurde die Fertigung sowohl von Tiegelmaterialien als auch von Reparatur- bzw.
Abdichtungsschichten auf CaO-, CaTiO3- und CaZrO3- Basis angestrebt. Im Falle von CaTiO3 und
CaZrO3 wurde die Phasenbildung direkt während des Flammspritzens generiert.
Die Untersuchung der chemischen Stabilität in Vakuumprozessen und in direktem Kontakt mit Titanbzw. Titanlegierungen erfolgte innerhalb der Forschergruppe. Im Rahmen dieses Teilprojekts
unterstützten computertomographische Untersuchungen die Evaluierung der unterschiedlichen
Formgebungsrouten und EBSD-Analysen im REM die Dokumentation der chemischen
Wechselwirkung zwischen Feuerfestmaterial und Titan bzw. Titanlegierungen.
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ENOWA – Entwicklung hoch- und kosteneffizienter PV-Si-Wafer
Teilprojekt „Modellexperimente und Kokillenbeschichtung für die gerichtete Kristallisation von
Si-Blöcken“ (FKZ 0325646B)
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Gerlach /
Dipl.-Ing. C. Ode
07/2013 – 12/2014
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit
(Projektträger Jülich)
Solar World Innovations GmbH Freiberg
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Nichteisen-Metallurgie
und Reinststoffe (INEMET)
Motivation
Die Herstellung von polykristallinem Reinstsilicium als Rohstoff für die Herstellung von Wafern für die
Solarindustrie wird großtechnisch in Siliciumdioxidtiegeln durchgeführt. Diese amorphen
Quarzguttiegel haben sich aus verschiedenen Gründen bewährt, bringen jedoch auch technologische
Probleme mit sich. Um die Siliciumschmelze einerseits vor Verunreinigungen aus dem Quarzgut (vor
allem Eisen) zu schützen und andererseits eine saubere Trennung des erstarrten Blockes von der
Quarzgutkokille zu gewährleisten, werden die Tiegel mit einer Art Schlichte auf Basis Siliciumnitrid
versehen. Ausgehend von der industriell eingesetzten Tiegelbeschichtung aus dem System Si-O-N,
welche mittels Kaltauftrag aufgebracht wird, ist es das Ziel dieses Projektes, diese Schichten und ihre
Wirkmechanismen grundlegend zu untersuchen sowie diese Schichten weiterzuentwickeln.
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3.2.2 Laufende Forschungsprojekte
Sonderforschungsbereich SFB 799 der Deutschen Forschungsgemeinschaft
„TRIP-Matrix-Composite – Design von zähen, umwandlungsverstärkten Verbundwerkstoffen und
Strukturen auf Fe-ZrO2-Basis“
Geplante Laufzeit: 2008 – 2020
Zweiter Projektzeitraum: 2013 – 2016
Sprecher des SFB 799:
Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann, Institut für Werkstofftechnik, TU BAF
Stellvertretender Sprecher des SFB 799:
Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris, IKGB, TU BAF
Moderne
Industriegesellschaften
verlangen
innovative
Materialsysteme
und
Herstellungstechnologien, die zudem ressourceneffiziente und bezüglich der Herstellung und
Anwendung umweltgerechte Lösungen zulassen. In diesem Spannungsfeld kommt
Verbundwerkstoffen eine große Bedeutung zu. Ihre Implementierung setzt jedoch ein tiefgründiges
Verständnis der Zusammenhänge zwischen Eigenschaften der Ausgangswerkstoffe,
Verbundmechanismen, Herstellungs- und Bearbeitungsverfahren und der Gestaltung von Bauteilen
voraus.
Der SFB 799 verfolgt die Vision, neue Verbundwerkstoffe auf der Basis innovativer TRIP-Stähle
(TRIP: transformationinduced plasticity) und Zirkondioxid-Keramiken, die neuartigen TRIP-MatrixComposite zu erforschen und deren Eigenschaften gezielt auf die Erfordernisse verschiedener
Beanspruchungen anzupassen. Die weltweit in dieser Systematik einzigartige „Hochzeit“ der Stähle
mit der Zirkonoxid-Keramik ermöglicht die Erzeugung einer ganzen Werkstofffamilie von
Stahlmatrix-Verbundwerkstoffen.
Das Ziel des SFB 799 ist die Erforschung von Werkstoffen, die durch das Wechselspiel der
martensitischen Phasenumwandlungen im Stahl und in der Keramik sowie durch die mechanische
Zwillingsbildung im Stahl herausragende Eigenschaften aufweisen. Diese Eigenschaften
prädestinieren sie besonders für Sicherheitsanwendungen in der Verkehrstechnik, z. B. für CrashStrukturen, und für verschleißbeanspruchte Komponenten im Maschinenbau. Eine systematische
Analyse der Mikrostrukturen, die theoretische und experimentelle Aufklärung der Phasengrenzflächen
sowie der Verformungs- und der Schädigungsmechanismen identifiziert den Zusammenhang
zwischen den Werkstoffen, ihren Eigenschaften und den Herstellungstechnologien. Die integrierte
Betrachtung des kompletten Zyklus, von den Herstellungstechnologien über die grundlegende
Aufklärung der Struktur und der Eigenschaften, die Modellbildung und die rechnerische Simulation bis
zur Betrachtung des Bauteilverhaltens im betrieblichen Einsatz, schafft die notwendigen
Voraussetzungen, die Innovationen in technische Anwendungen umzusetzen.
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SFB 799 - Teilprojekt A1
Herstellung von TRIP_Matrix-Verbundwerkstoffen mittels Gießformgebung
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Wenzel /
Dipl.-Ing. M. Oppelt
01/2013 – 06/2016 (2. Förderperiode)
Motivation
Das Teilprojekt A1 befasst sich mit der Erforschung und Entwicklung von stahl- bzw. keramikreichen
sowie gradierten Verbundwerkstoffen mit Hilfe von schlickerbasierter Formgebungsverfahren.
Verschiedene Formgebungsverfahren wie zum Beispiel der Druckschlickerguss wurden erfolgreich
auf die Verbundwerkstoffentwicklung übertragen. Die Mikro- und Makrostrukturentwicklung der
Komposite/Bauteile mit Grob- und Feinkornfraktionen bis max. 3 mm für Keramikpartikel soll
untersucht werden Verbundwerkstoffe basierend auf dieser Urformgebungstechnologie werden
vordergründig hinsichtlich ihrer Verschleißbeständigkeit untersucht. Eine weitere Aufgabe des
Teilprojektes A1 besteht in der Erforschung und Fertigung von metallokeramischem Papier. Dieses ist
als Leichtbaukomponente für eine Vielzahl von Anwendungen interessant. Voll- oder Hohlkugeln
(Ballotines) mit Durchmessern von 0,5-5 mm aus reinem Zirkoniumdioxid, reinem TRIP
(TRansformation Induced Plasticity)-Stahl sowie Variationen der Keramik und Stahlgehalte sollen
erforscht werden. Derartige Kugeln können zum Beispiel als Füllstoff in Rohrkonstruktionen von
Crashkörpern eingesetzt werden.
Bildsame Formgebung für die Herstellung von TRIP-Matrix-Compositen
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. C. Weigelt
01/2013 – 06/2016 (2. Förderperiode)
Motivation
Inhalt des Teilprojekts A5 ist die Entwicklung eines neuartigen Verbundwerkstoffes aus TRIP-Stahl
und MgO-teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid, der die mechanischen Vorteile des TRIP-Stahles mit der
Umwandlungsverstärkung der ZrO2-Keramik kombiniert und im Kaltzustand aus einer bildsamen
Masse durch Extrudieren zu komplizierten Bauteilgeometrien geformt und anschließend gesintert
werden kann. Durch Zugabe von metallischen/keramischen Additive sollen die hervorragenden
Materialeigenschaften wie gute Dehnbarkeit, Festigkeit und Verfestigung sowie hohe
Energieabsorption bei einem sehr geringen Bauteilgewicht weiter gesteigert werden.
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SFB 799 - Teilprojekt B5
2D und 3D in-situ-Charakterisierung von Verformung und Schädigung
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. H. Biermann / Dr.-Ing. A. Weidner
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr. rer. nat. H. Berek
01/2013 – 06/2016 (2. Förderperiode)
Motivation
Für den zweiten Förderzeitraum ergeben sich für die in situ-Untersuchungen drei wesentliche Ziele
(1) die Aufklärung der Schädigungsmechanismen in den Verbundwerkstoffen und -strukturen, (2) die
Untersuchung der Kinetik der identifizierten Verformungs- und Schädigungsmechanismen im TRIPbzw. TWIP-Stahl-Matrix-Werkstoff und im Verbundwerkstoff sowie (3) die Untersuchung des
Einflusses der Festigkeitssteigerung über Ausscheidungshärtung und/oder Mischkristallhärtung wie
auch über ultrafeinkörniges, austenitisches Ausgangsgefüge auf das Schädigungsverhalten.
Besonders starkes Interesse gilt den Mechanismen des Partikel- und Grenzflächenversagens bzw.
der Rissinitiierung und -ausbreitung. Im Röntgen-Computertomo-graphen werden gestoppte in situDruckverformungsexperimente sowohl an Werkstoffen mit einem ZrO2-Anteil von 0 bis 100 % und
Gradientenwerkstoffen aus den TP A5 und A6 als auch an Strukturen (Wabenkörper, Hohl- und
Vollkugeln etc.) durchgeführt. Eine besondere Herausforderung stellt neben der räumlichen Abbildung
der Schädigungsprozesse die Korrelation zu den ablaufenden Mikrostrukturprozessen (martensitische Phasenumwandlung) insbesondere in der Keramik dar. Dazu werden unter Verwendung der
Bildkorrelation im CT-Scan Schnittebenen definiert, die nach geeigneter Präparation EBSDMessungen an dieser CT-Schnittebene erlauben. Damit wird, in Analogie zu 3D-EBSD-Messungen
unter Verwendung der FIB-Technik, erstmals eine Korrelation zwischen Phasenumwandlung und
Schädigungsentwicklung in der Keramik in der räumlichen Darstellung an CT-Schnitten möglich. Zur
Beschreibung von lokalen Verformungsfeldern soll die digitale Bildkorrelation (digital image
correlation, DIC) zunächst auf 2D CT-Schnitte angewendet und später auf 3D Volumenkorrelationen
erweitert werden.
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Sonderforschungsbereich SFB 920 der Deutschen Forschungsgemeinschaft
„Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration – ein Beitrag zu Zero Defect Materials“
Erster Projektzeitraum: 2011 – 2015
Sprecher des SFB 799:
Stellvertretender Sprecher des SFB 799:
Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann, Institut für Werkstofftechnik, TU BAF
Die Forderung nach erhöhter Metallqualität und geringeren Ausschussraten seitens der Anwender
und Weiterverarbeiter machen eine gleichmäßigere Einstellung der chemischen Zusammensetzung
und eine verstärkte Kontrolle des Reinheitsgrades erforderlich.
Die Vision des SFB 920 ist die Einstellung exzellenter, an die Bauteilbeanspruchung angepasster
funktionaler und adaptiver mechanischer Eigenschaften für einen Innovationsschub in Sicherheitsund Leichtbaukonstruktionen. Dieses Ziel soll mittels einer erheblichen Reduzierung von
anorganischen nichtmetallischen Einschlüssen in der Metallmatrix beim Einsatz intelligenter
Filterwerkstoffe bzw. Filtersysteme erreicht werden. Mit einer funktionalisierten Filteroberfläche auf
Basis aktiver, keramischer Beschichtungen (mit ähnlicher Chemie wie die der Einschlüsse) und in
Kombination mit maßgeschneiderten Druckverhältnissen in den porösen Funktionshohlräumen soll
die Abscheidung der Einschlüsse an der Filteroberfläche des Filters erheblich verbessert werden.
Einen weiteren Beitrag leisten reaktive Filteroberflächen, die mit den in den Schmelzen gelösten
Gasen reagieren und damit auch Gasverunreinigungen und Einschlüsse, die unterhalb der LiquidusTemperatur der Metallschmelzen generiert werden, deutlich reduzieren.
Die Erforschung neuartiger Filterwerkstoffe sowie ein an die Filtrationstechnik angelehntes
modellunterstütztes Filterdesign der Mikro- und Makrostruktur ermöglichen die Herstellung von dünnals auch dickwandigen, höchstbeanspruchbaren Komponenten auf Basis Stahl, Eisen, Aluminium und
Magnesium mit bahnbrechenden Eigenschaften – Festigkeit, Zähigkeit, Ermüdungsresistenz- für die
Sicherheit der Insassen von Kraft-, Schienen- und Luftfahrzeugen. Darüber hinaus werden
zukunftsträchtige Anwendungsfelder in der Elektronikindustrie am Beispiel Filtration von Kupfer und
Silizium, in der Verpackungsindustrie am Beispiel Aluminiumfolien und in der Filtrationstechnik und
Konditionierung von Behandlungsschlacken erschlossen. Das Ziel einer höheren Materialeffizienz
sowie der Reduktion des Energieaufwandes und der CO2-Emissionen rückt damit in greifbare Nähe.
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Kohlenstoffgebundene Filterwerkstoffe und Filterstrukturen mit aktiven und reaktiven
Funktionshohlräumen
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. M. Emmel
07/2011– 06/2015 (1. Förderperiode)
Motivation
Ziel des ersten Abschnitts des Teilprojekts A01 ist die Erforschung neuer aktiver und reaktiver
keramischer Filterwerkstoffe auf der Basis von kohlenstoffgebundenem Aluminiumoxid (Al2O3-C) und
kohlenstoffgebundenem Magnesiumoxid (MgO-C) für die Stahlfiltration. Durch die gezielte Einstellung
der Grenzflächenspannungen an der Kontaktstelle feste Filterwand/fester Einschluss/metallische
Schmelze soll die Filtrationseffizienz gegenüber oxidhaltigen Einschlüssen mit einer Größe von 1 bis
100 µm in Stahlgussschmelzen von derzeit ca. 70 % auf deutlich über 90 % gesteigert werden. Dabei
werden die folgenden drei Werkstoffkonzepte zur Funktionalisierung der Oberfläche verfolgt:
a) Al2O3-C-Filter mit aktiven Funktionshohlräumen durch Beschichtung,
b) Al2O3-C-Filter mit aktiven Funktionshohlräumen durch Erzeugung eines hohen „amorphen“
Kohlenstoffanteils,
c) Erforschung eines neuen MgO-(Mg)-C-Filterwerkstoffs mit reaktiven Funktionshohlräumen.
Oxidhaltige Filterwerkstoffe und Filterstrukturen mit aktiven und reaktiven Funktionshohlräumen
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Voigt
07/2011 – 06/2015 (1. Förderperiode)
Motivation
Ziel des Teilprojektes A02 ist die Erforschung aktiver und reaktiver Filterwerkstoffe bei der
Aluminiumschmelze-Filtration für die Herstellung dünn- und dickwandiger Aluminiumbauteile. Durch
die gezielte Einstellung der Grenzflächenspannungen an der Kontaktstelle zwischen Filterwand,
festem Einschluss und metallischer Schmelze soll die Filtrationseffizienz für Einschlüsse mit einer
Größe von 1 bis 100 µm von derzeit ca. 75 % auf deutlich über 90 % gesteigert werden. Es werden
drei grundsätzliche Werkstoffkonzepte für die Funktionalisierung der Filteroberflächen verfolgt:
a) Aktive, kristalline Beschichtungen auf Aluminiumoxid-Trägermaterialien,
b) Aktive, amorphe Beschichtungen auf Aluminiumoxid-Trägermaterialien,
c) Reaktive, kristalline Spodumen (LiAl[Si2O6])-Beschichtungen auf AluminiumoxidTrägermaterialien.
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SFB 920 - Teilprojekt C01
Erfassung der Filtrationseffizienz von reaktiven Filterwerkstoffen in Kontakt mit Metallschmelzen
durch die Bestimmung von Clogging-Faktoren
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig
07/2011 – 06/2015 (1. Förderperiode)
Motivation
Im Rahmen dieses Teilprojektes soll über die Erfassung von so genannten Clogging-Faktoren die
Filtrationseffizienz verschiedener aktiver und reaktiver Filterwerkstoffe charakterisiert werden. Die
Versuche werden unter Verwendung von Metallschmelzen mit Einschlüssen in einem speziellen
Metallgusssimulator durchgeführt. Dabei wird der Tauchausguss aus aktiven und reaktiven
Filterwerkstoffen unterschiedlicher Art, Beschichtung, Korngröße, Porosität und Rauigkeit bestehen,
an denen das - für die Filtration erwünschte - Clogging-Verhalten systematisch untersucht werden
soll.
SFB 920 - Teilprojekt S01- II
Probenpräparation, Filtrationswirkungsgrad, Computertomographie
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Prof. Dr.-Ing. habil. D. Rafaja /
Dr.-Ing. J. Hubálková
07/2011– 06/2015 (1. Förderperiode)
Motivation
Inhalt des Teilprojekts S01/II sind computertomographische Untersuchungen an Filterstrukturen. Es
werden unterschiedliche Filterzustände der Filterstrukturen aus den TP A01 und A02 nach der
Urformgebung, der Filterstrukturen nach der thermischen Wärmebehandlung (Pyrolyse, Sinterbrand)
und der Filterstrukturen nach dem Gießprozess mit anhaftenden, nichtmetallischen Einschlüssen aus
Proben, die durch reale Gießversuche im Serviceprojekt S03 bereitgestellt werden. Weiterhin werden
die mit Schmelze und Einschlüssen beaufschlagten Düsengeometrien und Segmente aus den
Düsengeometrien aus dem TP C01 mit höherer Auflösung im CT untersucht. Die Art der Abscheidung
im Sinne z. B. einer Clusterbildung der Einschlüsse und/oder der Agglomerate an der aktiven
Oberfläche liefert wichtige Hinweise zur Interpretation der Clogging-Faktoren für die TP B01, B02 und
insbesondere B04, die sich mit den Filtrations- bzw. Agglomerationsmechanismen der Einschlüsse
befassen.
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SFB 920 - Teilprojekt MGK
Integriertes Graduiertenkolleg des SFB 920
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris /
Prof. Dr.-Ing. habil. H. Biermann / Dr.-Ing. U. Fischer
07/2011 – 06/2015 (1. Förderperiode)
DFG
Motivation
Das Ziel des Graduiertenkollegs ist es, Doktoranden zu einer selbstständigen, exzellenten
Forschungstätigkeit zu befähigen. Das Graduiertenkolleg bietet dazu eine ganzheitliche Ausbildung
an, die sowohl Fach- und Methodenkenntnisse als auch soziale und kommunikative Fähigkeiten
umfasst. Durch diese komplexe Herangehensweise sollen hochqualifizierte Nachwuchskräfte auf eine
Laufbahn in der Wissenschaft bzw. in der Wirtschaft vorbereitet werden. Die Strukturen des
Graduiertenkollegs sollen eine individuelle Betreuung und Förderung ermöglichen sowie Kollegiaten
motivieren, sich mit ihrem Wissen, ihren Ideen und ihrer Kreativität in den SFB einzubringen.
SFB 920 - Teilprojekt Z
Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereiches 920
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. U. Fischer /
Dipl.-Kffr. Anja Penzkofer
07/2011 – 06/2015 (1. Förderperiode)
DFG
Motivation
Insbesondere wird die Koordination der wissenschaftlichen Arbeiten für die Berichte (Jahres- und
Abschlussbericht) und den Verlängerungsantrag durch die Geschäftsführerin übernommen. Die
Geschäftsführerin steht für die TP-Leiter und die wissenschaftlichen Mitarbeiter in allen
organisatorischen und administrativen Fragen zur Verfügung. Weiterhin sollen die finanziellen
Angelegenheiten, die den SFB als Ganzes betreffen, durch das Zentralprojekt übernommen werden.
Dies betrifft das Rechnungswesen, die Verwaltung der zentral zugewiesenen Mittel, die Verwaltung
der Mittel für das Integrierte Graduiertenkolleg und für das Service-Projekt sowie die Mittel für die
Programmpauschale, soweit sie nicht an die Teilprojekte direkt zugewiesen werden. Das
Zentralprojekt stellt damit die Schnittstelle zwischen den Teilprojekten mit dem Vorstand des SFB, der
Hochschulleitung, der Hochschulverwaltung sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft dar.
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Schwerpunktprogramm SPP 1418 der Deutschen Forschungsgemeinschaft
"Feuerfest - Initiative zur Reduzierung von Emissionen - FIRE"
Zweite Förderperiode: 2012 – 2015
Koordinator des SPP 1418:
Im Rahmen des SPP 1418 sollen Grundlagen für eine völlig neue Generation kohlenstoffarmer
bzw. kohlenstofffreier Feuerfestwerkstoffe geschaffen werden, die an die Stelle der bisher
üblichen kohlenstoffhaltigen Materialien treten. Bei einem Verzicht auf Kohlenstoff müssen für eine
ausreichende Thermoschockbeständigkeit grundlegende werkstoff- und verfahrenstechnische
Konzepte in der Mikrostruktur- (Werkstoffdesign) und Makrostrukturentwicklung (Werkstoffverbund)
einschließlich der Funktionalisierung der Feuerfest-bauteile für Schlüsselaufgaben in
Hochtemperaturprozessen erarbeitet werden. (www.tu-freiberg.de/ze/fire)
SPP 1418 (1. Projektbereich: Werkstoffe) – DFG-Vorhaben AN 322/15-2
Mikrorissstabilität und Temperaturwechselbeständigkeit Al2O3-reicher MagnesiumaluminatSpinell-Werkstoffe mit Al2TiO5-Dotierungen für feuerfeste Anwendungen
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. K. Moritz
06/2012 – 05/2015 (2. Förderperiode)
Motivation
Ziel des Projektes ist die Erhöhung der Thermoschockbeständigkeit von MagnesiumaluminatspinellWerkstoffen durch Aluminiumtitanat (Al2TiO5) als Zweitphase. Die Korngrößenverteilung wird unter
Verwendung verschiedener Fraktionen des Ausgangsmaterials nach dem Modell von Dinger und
Funk eingestellt und variiert, wobei die Maximalkorngröße 20 µm, 1 mm oder 3 mm beträgt. Neben
dem der Korngröße des Rohstoffs werden die Einflüsse des Gehalts an Al2TiO5, der Art seiner
Einbringung und der Sinterbedingungen untersucht. Das Aluminiumtitanat wird entweder
vorsynthetisiert, oder dem Versatz werden Al2O3 und TiO2 zugegeben, so dass die Al2TiO5-Bildung in
situ während der Sinterung erfolgt. Im Mittelpunkt der Untersuchungen steht der Zusammenhang
zwischen dem Gefüge und den daraus resultierenden Werkstoffeigenschaften, insbesondere der
Temperaturwechselbeständigkeit. Zur Gefügebeschreibung soll dabei unter anderem ein über
statistische Bildauswertung unter Anwendung der Theorie des Punktprozesses ermittelter
Ordnungsparameter, der den Homogenitätsgrad des Gefüges beschreibt, herangezogen werden.
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Einsatz von Halbleiter- und Nanopartikel-Zusätzen zur Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes in
kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. A. Mertke
06/2012 – 05/2015 (2. Förderperiode)
Motivation
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird die Wechselwirkung halbleitender Zusätze mit dem
organischen Bindemittel kohlenstoffgebundener Feuerfestwerkstoffe im Zusammenspiel mit
nanoskaligen Additiven auf der Basis von Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT's) und AluminaNanoplättchen untersucht. Als halbleitendes Material kommt dotiertes Silizium zum Einsatz, welches
standardmäßig in der Halbleiterindustrie eingesetzt wird. Ziel ist die Steigerung des
Kohlenstoffanteils, der aus dem eingesetzten organischen Binderharz gewonnenen wird. Hierdurch
soll der eingesetzte Primärkohlenstoffgehalt (Thermalruß, Graphit) gesenkt werden unter
Beibehaltung bzw. Verbesserung der thermomechanischen Eigenschaften. Damit soll ein Beitrag
geleistet werden, den Kohlendioxidausstoß weltweit deutlich zu senken. Darüber hinaus können
metallurgische Prozesse revolutioniert werden mit dem Ziel, neue hochwertige Stahlarten zu
erschmelzen.
Koordinierungsaufgabe und Stahlgusssimulator im Schwerpunktprogramm 1418
„Feuerfestinitiative zur Reduzierung von Emissionen“
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Brachhold
06/2012 – 05/2015 (2. Förderperiode)
Motivation
Das Koordinierungsprojekt soll den Sprecher des Schwerpunktprogramms bei der Organisation und
der Zusammenarbeit mit den einzelnen Teilprojekten unterstützen. Die Ziele des Programms
erfordern eine starke interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Wissenschaftlern und einen
engen Kontakt zu potenziellen, industriellen Anwendern. Arbeitstreffen, Schulungen und Exkursionen
sollen die Zusammenarbeit fördern. Die interdisziplinär aufgestellten Teilprojekte des SPP 1418 sollen
im Rahmen dieser Veranstaltungen für die Komplexität der gestellten Aufgabe sensibilisiert werden
und gemeinsame Lösungsansätze entwickeln. Das Koordinierungsprojekt hat durch die Bereitstellung
des Stahlgusssimulators eine Dienstleistungsaufgabe für alle Teilprojekte. Ziel ist die Prüfung der
entwickelten Materialien und Bauteile unter praxisnahen Bedingungen hinsichtlich ihrer
Thermoschock- und Korrosionsbeständigkeit im Kontakt mit Stahlschmelzen.
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Entwicklung innovativer kohlenstoffgebundener Feuerfestsysteme für den Einsatz im
Untergussverfahren zum Vergießen von Stahl
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. J. Fruhstorfer
06/2012 – 05/2015 (2. Förderperiode)
Deutsche Edelstahlwerke GmbH (DEW)
Motivation
Ziel des Projektes ist die Kombination des Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT)-Werkstoffes aufgrund seiner sehr
guten Temperaturwechselbeständigkeit mit der Kohlenstoffbindung und Nanoadditivzugabe zur
Generierung eines neuen Werkstoffes mit ausgezeichneter Temperaturwechselbeständigkeit und
Korrosionsbeständigkeit. Dieser Werkstoff soll die aktuell eingesetzten Schamotteerzeugnisse
ersetzen können. Der Kohlenstoff reduziert die Benetzung mit der Stahlschmelze und erhöht die
Bruchdehnung des Verbundwerkstoffs, was eine nochmalige Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit zur Folge hat. Durch die Zugabe von nanoskaligen Additiven soll der
Kohlenstoffgehalt auf einem minimalen Niveau eingestellt werden, wobei gleichzeitig alle
entscheidenden Vorteile der Kohlenstoffbindung erhalten bleiben sollen wie zum Beispiel die
hervorragenden thermomechanischen Eigenschaften.
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Innovative korrosionsbeständige Ofenwandkonstruktionen von Hochtemperaturanlagen für die
Verbrennung von Sekundärbrennstoffen, insbesondere in der Zement- und Kalkindustrie
(IKOSEZ)
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Brachhold /
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. E. Schlegel
10/2013 – 09/2016
Refratechnik Cement GmbH Göttingen,
Calsitherm Verwaltungs GmbH Bad Lippspringe,
Lafarge Zement Karsdorf GmbH,
AS Schöler + Bolte GmbH Witten,
Stahlzentrum Freiberg e.V.,
TU Dresden, Institut für Werkstoffwissenschaft
Bundesministerium für Bildung und Forschung, Projektträger Jülich,
Forschungszentrum Jülich GmbH
Motivation
Die Erforschung des komplexen Zusammenwirkens der feuerfesten, wärmedämmenden und
metallischen (Stahlanker und Ofenaußenwand) Einzelbauteile der Ofenwände zur Verhinderung
deren Korrosion und damit die Lebensdauerverlängerung der Hochtemperaturanlagen in der Zementund Kalkindustrie sind das konkrete technische und wissenschaftliche Ziel des Forschungsprojektes.
Damit trägt das Teilprojekt zur Erreichung des Ziels des Gesamtprojektes bei, nämlich zur
Reduzierung von Energieverlusten, schädlichen Emissionen und CO2-Einsparung bei
Hochtemperaturprozessen. Es leistet einen Beitrag zur Prozessinnovation insbesondere für die
Zement- und Kalkindustrie und damit der Erhaltung und dem Ausbau der Spitzenstellung der
deutschen Zementindustrie und des deutschen Zementanlagen- und Zementmaschinenbaues in der
Welt und der Sicherung des Exports solcher Technologien und Anlagen. Im Jahr 2010 betrug die
Weltzementproduktion 3,5 Gt, woraus 21 Gt Beton, der mit Abstand meistproduzierte Werkstoff,
hergestellt wurden. Für 2015 wird ein Zementbedarf von 4,29 Gt mit einer jährlichen Steigerung von
5,3 % prognostiziert. Das Forschungsprojekt leistet einen Beitrag und schafft Voraussetzungen für die
Beteiligung deutscher Unternehmen und der Wissenschaft an diesem weltweiten Auf- und Ausbau der
Zementindustrie.
Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik erfüllt mit dem Ziel seines Forschungsprojektes
und diesem geschilderten Hintergrund seine konkreten Teilaufgaben in der engen Zusammenarbeit
mit den Forschungspartnern und nimmt auf dem Gebiet der keramischen, feuerfesten und
hitzebeständigen Werkstoffe die wissenschaftliche Begleitung und Führerschaft als Universitätsinstitut
im Gesamtprojekt wahr.
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Spinellhaltige Bindemittel bei in situ
Bauteilinnovation in der Stahltechnologie
Laufzeit:
Partner:
spinellbildenden
Tonerde-Feuerbetonen
für
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. N. Gerlach
05/2014 – 02/2016
EKW
Motivation
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Evaluierung von Alumina-Spinell-Feuerbetonen mit hohen
spinellbildenden Bestandteilen, welche auf Basis eines neuen spinellreichen Bindemittels (MAZement) hergestellt werden. Durch die Ermittlung der Verarbeitungseigenschaften, mechanischen
und thermomechanischen Eigenschaften sowie dem Korrosionswiderstand gegenüber einem
Stahl/Pfannenschlacke-System bei Variation des Sauerstoffpartialdruckes in der Stahlschmelze, soll
eine erfolgreiche Überführung der spinellbildenden Werkstoffe vom Labor in die großtechnische
Anwendung ermöglicht werden.
Beiträge des Elastizitätsmoduls zur MgO-C – Werkstoff-Evolution für die Stahl- und
Vergasungsindustrie
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Ode
05/2014 – 04/2016
Alexander Tutsek - Stiftung
Motivation
MgO-C-Werkstoffe finden bei der Zustellung von Hochtemperaturschmelzanlagen bei der Eisen- und
Stahlherstellung Anwendung. Aufgrund der geringen Benetzbarkeit durch Stahlschmelze und
Schlacken sowie der hohen „Flexibilität“ der Kohlenstoffkomponente zeichnen sich diese Materialien
durch eine sehr gute Korrosions- und Thermoschockbeständigkeit aus. Neben der
Kohlenstoffkomponente bestehen MgO-C-Werkstoffe aus MgO verschiedener Körnungen, einem
kohlenstoffhaltigen Bindemittel (Kunstharz, Pech) und Antioxidationsmittel zum Schutz vor
Kohlenstoffausbrennen in oxidischer Atmosphäre. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, einerseits
den Einfluss der spezifischen Materialkomponenten (MgO-Körnung, Kohlenstoffmenge und -art,
Bindemittel und Antioxidationsmittel) auf den Elastizitätsmodul in Abhängigkeit der Temperatur zu
ermitteln. Die Kenntnis des E-Moduls erlaubt gezielte Materialentwicklungen hinsichtlich einer
verbesserten Thermoschockbeständigkeit der Feuerfesterzeugnisse. Andererseits ist ein Einsatz von
MgO-C als Auskleidungsmaterialien in Vergasungsanlagen, in denen Kohle in Synthesegas
umgewandelt wird, denkbar, um im Vergleich zu den derzeit eingesetzten Cr2O3-haltigen
Feuerfestwerkstoffen eine Standzeitverlängerung zu erzielen. Hier sind grundlegende
Untersuchungen zur Eignung unter den vorherrschenden Bedingungen und folglich eine spezielle
Optimierung nötig.
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Calciumzirkonat-Werkstoffe für die Anwendung in der Stahl- und Vergasungsindustrie
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Jahn
05/2014 – 4/2016
Alexander-Tutsek-Stiftung
Motivation
CaZrO3 ist aufgrund seines hohen Schmelzpunktes, der reichlichen und preiswerten Verfügbarkeit der
Rohstoffe und der hohen Stabilität ein vielversprechender Werkstoff gegenüber reinen
Zirkondioxidwerkstoffen. Für einen künftigen Einsatz von Calciumzirkonat als Feuerfestmaterial
müssen sowohl Grob- als auch Feinkorn aus CaZrO3 zur Verfügung stehen. Ziel des
Forschungsvorhabens ist es, CaZrO3-Werkstoffe mit verschiedenem Phasen- und Gefügebestand zu
entwickeln. Dazu soll einerseits schmelzgegossenes Grobkorn und andererseits in situ gebildete
synthetisierte Körner während der Sinterung eingesetzt werden. Die Synthese von ZrO2 und CaORohstoff (CaCO3, Ca(OH)2) bei verschiedenen Rohstoffverhältnissen und Sintertemperaturen erlaubt
die gezielte Steuerung des Phasenbestandes. Abhängig vom Phasenbestand und der
Gefügebeschaffenheit offenbart sich die Thermoschock- und Korrosionsbeständigkeit der CaZrO3Werkstoffe. Um die Thermoschockbeständigkeit zu erfassen, erfolgt die Ermittlung des
Elastizitätsmoduls über die Temperatur. Die Kenntnis des Hochtemperatur-E-Moduls erlaubt gezielte
Materialentwicklungen hinsichtlich einer verbesserten Temperaturwechselbeständigkeit der
Feuerfesterzeugnisse.
Die
entwickelten
CaZrO3-Feuerfesterzeugnisse
sollen
als
Auskleidungsmaterial in der Stahlproduktion und in Synthesegasanlagen Anwendung erforscht
werden. Dabei sind grundlegende Untersuchungen zur Korrosionsbeständigkeit unter den
vorherrschenden Bedingungen und zur Beständigkeit unter CO-Atmosphäre nötig, was eine spezielle
Optimierung erfordert. Auf Basis der Ergebnisse des Vorhabens wird eine gezielte
Materialentwicklung hinsichtlich verbesserter Korrosions- und Thermoschock-beständigkeit ermöglicht
und somit eine Feuerfestanwendungen der CaZrO3-Werkstoffe in industriellen Bereichen, besonders
auf dem Gebiet der Stahl- und Vergasungsindustrie, erzielt.
Si-Schmelze
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. D. Veres
09/2011 – 12/2015
ELKEM
Motivation
Es sollen neue feuerfeste Materialien auf Basis von kohlenstoffgebundenen Erzeugnissen für
Silizium-Schmelzen entwickelt werden. Ziel der Arbeit ist es, korrosionsbeständige, kostengünstig
herstellbare, feuerfeste Auskleidungen und Bauteile zu entwickeln, die später im Si-Schmelzverfahren
Einsatz finden können.
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3.3 Studentische Arbeiten
3.3.1 Große Belege (1. Studienarbeit)
Entwicklung eines korrosionsbeständigen Werkstoffs für keramische Hitzeschilde
Verfasser:
Betreuer:
Lisa Freitag
Dr. F. Lange (Siemens AG)
Lunkerfreie Vibrationsformgebung
Verfasser:
Betreuer:
Karsten Rohland
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Schafföner
Dipl.-Ing. S. Fuchs (P-D Industriegesellschaft mbH)
Wirkung von Pressadditiven auf das uniaxiale Pressverhalten
Verfasser:
Betreuer:
Martin Thalheim
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. J. Fruhstorfer
Dipl.-Ing. K. Liphard (Conrad Liphard & Söhne GmbH) /
Dipl.-Ing. S. Barlag (Conrad Liphard & Söhne GmbH)
Übertragung keramtechnologischer Fügemethoden auf pulvermetallurgisch hergestellte TRIPStahl/ZrO2-Composite
Verfasser:
Betreuer:
Elisabeth Jahn
Der Einfluss von Quarziten unterschiedlicher Lagerstätten auf die Eigenschaften von SiO2Trockenstampfmassen
Verfasser:
Betreuer:
Alexander Heinz
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. D. Melzer
Dr.-Ing. Wolfram Klinger (Dörentrup Feuerfestprodukte GmbH)
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Zusammenhang zwischen Zusammensetzung und Viskosität eines Polysuffonschlickers sowie
der entstehenden Wandmorphologie
Verfasser:
Betreuer:
Claudia Arnold (Bachelorstudiengang Verfahrenstechnik)
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. G. Schmidt
3.3.2 Kleine Belege (2. Studienarbeit)
Untersuchungen an feuerfesten Massen auf der Basis Al2O3-C in Kombination mit Halbleitern
und Nanopartikeln zur Optimierung des Herstellungsprozesses
Verfasser:
Betreuer:
Sophie Hoch
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. A. Mertke
Untersuchung des Filtrationsverhaltens
Druckschlickergusstechnologie
Verfasser:
Betreuer:
von
grobkörnigen
Suspensionen
Karsten Rohland
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Schafföner
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für
die
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3.3.3 Diplomarbeiten/Masterarbeiten
Imprägnierung von Sprühschichten mit Silanen
Verfasser:
Betreuer:
Thomas Ilm
Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Versuche zur Beschichtung von Feuerfestmaterialien mit Silanen
bzw. organo-silanischen Precursoren zur Erzeugung einer SiO2-Schicht durchgeführt. Dafür wurden
Si3N4-beschichtete Kokillenstücke mit zwei Precursor-materialien imprägniert. Als Materialien dienten
ein mittels Sol-Gel-Prozess selbst hergestelltes SiO2-Sol aus Tetraethylorthosilikat (TEOS) und ein
kommerzielles Sol namens Dynasylan, die miteinander verglichen wurden. Die veränderten
Eigenschaften der imprägnierten Proben wurden in der Erhitzungsmikroskopie bezüglich ihres zeitlich
veränderten Benetzungswinkels, mit der EBSD-Analyse auf ihre potentiell möglichen
Verunreinigungen sowie mittels digitalmikroskopischen Analysen hinsichtlich ihrer
Oberflächenbeschaffenheit untersucht.
Influence of Na2Al2Ti6O16-phase on the material properties of Al2O3-TiO2 refractories
Verfasser:
Betreuer:
Maximilla Marietta Mata
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. P. Gehre
Zusammenfassung:
Die Hochtemperatureigenschaften von Al2O3-TiO2-Feuerfestmaterialien werden maßgeblich durch
den TiO2-Gehalt beeinflusst, wobei die Bildung der Na2Al2Ti6O16-Phase identifiziert wurde. Um den
Mechanismus des Einflusses von Na2Al2Ti6O16 auf die Eigenschaften des Feuerfestwerkstoffes zu
untersuchen, erfolgte die gezielte Synthese dieser Phase durch Reaktion von CaCO3 mit Al2O3 und
TiO2 sowie die Bestimmung der Materialeigenschaften der synthetisierten feinkörnigen Materialien in
Abhängigkeit des Na2Al2Ti6O16-Gehaltes. In einem zweiten Schritt wurde synthetisiertes Na2Al2Ti6O16
zu grobkörnigen Al2O3-TiO6 zugegeben. Die Zugabe bewirkt eine deutliche Steigerung der
Thermoschockbeständigkeit. Als nachteiligen Aspekt wurde jedoch die Senkung der
Heißbiegefestigkeit identifiziert, was mit der Ausbildung von Schmelzphasen ab ca. 1300 °C zu
erklären ist.
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Herstellung und Charakterisierung von keramik- und stahlreichen Verbundwerkstoffen sowie
Entwicklung von mehrschichtigen Komponenten
Verfasser:
Betreuer:
Anna Schneider
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Wenzel
Zusammenfassung:
Im Teilprojekt A1 des Sonderforschungsbereiches 799 „TRIP-Matrix Composite“ steht unter Anderem
die Entwicklung von keramik- und stahlreichen Papier bestehend aus MgO-teilstabilisiertem
Zirkoniumdioxid und TRIP-Stahl im Mittelpunkt. Im Rahmen der Diplomarbeit wurden sowohl MetallMatrix- als auch Keramik-Matrix-Komposite mit einem Verstärkungsphasenanteil von 0, 5 und 10 Vol.% aus prämetallokeramischen Papieren erzeugt. Bei der Blattbildung wurden Retentionen von über
97 % erreicht. Durch das Kalandrieren wurden die Blattdicke, Porosität und Oberflächenrauigkeit der
Papiere reduziert, was zu einer signifikanten Steigerung der Grünreißfestigkeit führte. Durch gezielte
Variation der Entbinderungs- und Sinterparameter wurden die Papiere in Verbundwerkstoffe
überführt. Nach der Sinterung der metallreichen Verbundwerkstoffe bei 1350 °C unter Argon wurden
Zugfestigkeiten von 103 bis 177 MPa bei einer Gesamtporosität von 47 bis 54 % erzielt. Die
keramikreichen Verbundwerkstoffe wiesen nach Sinterung bei 1600 °C unter Argon eine
Gesamtporosität von 60 % sowie Biegefestigkeiten von 5,3 bis 11,2 MPa auf.
Entwicklung von keramikreichen Verbundwerkstoffen über die Papiertechnologie
Verfasser:
Betreuer:
Franziska Dyhrenfurth
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. C. Wenzel
Zusammenfassung:
Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines reproduzierbaren Herstellungsverfahrens für flache metallokeramische Strukturen über die Papiertechnologie. Neben keramischen und metallischen Füllstoffen
wurde eine bioorganische Faserkomponente (Cellulose) verwendet. Für die Entwicklung eines
geeigneten Retentionssystems wurden verschiedene Prozessadditive getestet und deren Mengen
variiert. Besonders vorteilhaft erwies sich die Kombination von anionischer und kationischer Stärke.
Über einen Blattbildner wurden Proben hergestellt. Es erfolgte eine Charakterisierung der grünen
getrockneten Proben hinsichtlich Reißfestigkeit und Gefüge sowie die Ermittlung der physikalischen
und mechanischen Eigenschaften der gesinterten Proben. Durch die Entwicklung eines geeigneten
Entbinderungs- und Sinterregimes und der Umstellung des Walzvorganges ist es gelungen den
Verzug der Proben nach der Sinterung und die Reproduzierbarkeit der Probenherstellung zu
gewährleisten.
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Development of Nb-doped TiO2 photoanodes for solar water splitting by anodization and sol-gel
process Verfasser:
Betreuer:
Anne Schmidt
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris
Prof. Dr. T. Graule / Dr. F. Clemens (EMPA, Dübendorf)
Zusammenfassung:
Damit die Nutzung von Solarenergie zur Wasserstoffgewinnung zukünftig eine Alternative zu fossilen
Brennstoffen darstellen kann, müssen die Potentiale der Elektrodenmaterialien weiter ausgeschöpft
werden.
In dieser Arbeit wurden Niob-dotierte TiO2 Nanoröhrchen mit Hilfe eines Anodisierungsverfahrens
synthetisiert. Hierzu wurde eine Titanlegierung (0,1 at% Niob) in einem auf Ethylen Glykol
basierendem Elektrolyten anodisiert. Der Einfluss der Prozessparameter Anodisationsspannung
(15-90 V) und -dauer (bis zu zwei Stunden), sowie der anschließenden Temperbedingungen wurden
untersucht. Die photoelektrochemischen Eigenschaften der Nanoröhrchen wurden mittels
Photostromdichte-Messungen bestimmt. Weiterhin wurde die Mikrostruktur der anodisierten Schicht
mit Hilfe von REM, Röntgenbeugung und Raman-Spektroskopie charakterisiert.
Nanoröhrchen konnten erfolgreich bei einer angelegten Spannung von 30-60 V hergestellt werden.
Die Anodisierung bei 30 V führte zu den höchsten Photostromdichte-Werten mit der geringsten
Variation der Messwerte. Im Gegensatz zu reinen TiO2 Nanoröhrchen konnte keine Abnahme der
Photostromdichte mit erhöhter Anodisierungsdauer und damit längeren Nanoröhrchen beobachtet
werden. Dies bestätigt die positive Wirkung der Niob-Dotierung auf die Transportvorgänge der
Ladungsträger zur Elektrode.
Im Vergleich zu mikroporösen Schichten, welche durch einen wasserfreien Sol-Gel Prozess
hergestellt wurden, zeigen die anodisierten Nanoröhrchen-Schichten überlegenere Eigenschaften.
Erzeugung und Charakterisierung osteointegrativ wirkender poröser Keramikformkörper Verfasser:
Betreuer:
Anne Wehner
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. K. Moritz
Dipl.-Ing. C. Ortmann (Mathys Orthopädie GmbH)
Zusammenfassung:
Unter Anwendung von drei verschiedenen Verfahren wurden Untersuchungen zur Erzeugung
poröser, osteointegrativ wirkender ATZ-Keramikformkörper für die Herstellung kleinflächiger KnochenKnorpel-Implantate durchgeführt. Durch den Einsatz porenbildender Additive wurden über die
Standardformgebungsverfahren Schlickerguss und Pressformgebung poröse Körper erzeugt. Als
drittes Verfahren wurde mit dem 3D-Druck als additives Verfahren aus dem Bereich des Rapid
Prototyping ein noch junges Verfahren getestet.
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Schlickerguss von Al2O3-C Verfasser:
Betreuer:
Constantin Jahn
Zusammenfassung:
Für die Herstellung kohlenstoffhaltiger Aluminiumoxid-Keramiken mittels DruckschlickergussVerfahren sollten grob- und feinkörnige Versätze entwickelt werden. Ziel war ein hoher Feststoffanteil
bei möglichst niedrigem Wasseranteil mit günstigen rheologischen Eigenschaften. Es wurden
umfangreiche Untersuchungen zur Korngrößenverteilung der trockenen Komponenten, der Wirkung
der Kohlenstoffträger und gewählter Binder auf die rheologischen Eigenschaften des
Aluminiumoxidschlickers, dem Einfluss des Kohlenstoffanteils und der Korngrößenverteilung auf die
TWB-Eigenschaften der Erzeugnisse und dem Entwässerungsverhalten der Schlicker durchgeführt.
Die abschließende Erprobung der feinkörnigen und grobkörnigen Versätze mit unterschiedlichen
Kohlenstoffgehalten in der Druckgussanlage zeigte positive Resultate. Die entformten Scherben
waren stabil und zeigten eine ausreichende Kaltbiegefestigkeit.
Aluminiumtitanat- und Magnesiumaluminatspinell-verstärkte TRIP-Matrix-Composite mit
verbesserten mechanischen Eigenschaften Verfasser:
Betreuer:
Annkatrin Hopf
Zusammenfassung:
Im Rahmen der Masterarbeit wurden Grundlagenuntersuchungen an Magnesiumaluminatspinell
(MgAl2O4) und Aluminiumtitanat (Al2TiO5) zur Verwendung als Partikelverstärkung in Metall-MatrixVerbundwerkstoffen durchgeführt. Im Gegensatz zum bereits erfolgreich eingesetzten metastabilen
Zirkoniumdioxid erfolgt der Verstärkungseffekt nicht durch eine martensitische Phasenumwandlung
während der mechanischen Belastung des Werkstoffes, sondern durch Neubildung oder Zerfall
keramischer Phasen während der Verbundwerkstoffherstellung. Hierbei können Volumenänderungen
und Reaktionen zwischen der Stahlmatrix und den oxidkeramischen Partikeln zur Verbesserung der
mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes beitragen. MgAl2O4 und Al2TiO5 wurden aus
oxydischen Rohstoffen über die Schlickerroute hergestellt und synthetisiert. Der Einfluss von
Rohstoffvariationen und Sinterparametern auf die Phasen und die mechanischen Eigenschaften der
Keramiken wurde intensiv untersucht. Anhand von Modellmischungen wurden die Wechselwirkungen
zwischen den keramischen Partikeln und der Stahlmatrix analysiert.
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Kommerzieller ZrO2-Ersatz als Filterwerkstoff für niedriglegierten Stahlguss Verfasser:
Betreuer:
Philipp Streck
Dipl.-Ing. J. Gerhards (Drache GmbH)
Zusammenfassung:
Die Masterarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines ZrO2-Schaumkeramikersatzwerkstoffes
für die Stahlgussfiltration. Damit ein Schaumkeramikwerkstoff geeignet für die Stahlgussfiltration ist
muss er eine Vielzahl von Parametern erfüllen. Der Gießfilter wird bei Raumtemperatur eingesetzt
und muss innerhalb von Millisekunden der Temperatur des flüssigen Gießstrahls (ca. 1650°C)
standhalten. Des Weiteren soll der Filter während der Filtration formstabil bleiben. Somit ist es
entscheidend, dass das Material chemisch inert gegenüber der Stahlschmelze, kriechbeständig und
mechanisch fest ist. Weitere Einschränkungen ergeben sich aufgrund der Herstellungstechnologie der
Filter. Die Masterarbeit beschreibt die Fertigung unterschiedlichster Prototypen, deren Prüfung bei
Raum- und Anwendungstemperatur, die gezielte Auswahl zehn verschiedener Materialien für den
abschließenden Anwendungstest und schlussendlich den entscheidenden Gießversuch.
Reaktionen zwischen Feuerfest-Material und Stahl beim Blockgießen Verfasser:
Betreuer:
Georgii Kripak (Studiengang Werkstoffwissenschaft und
Werkstofftechnologie)
Dipl.-Ing. L. Schöttler (Deutsche Edelstahlwerke)
Zusammenfassung:
Im Fokus dieser Arbeit standen mögliche Reaktionen zwischen dem Stahl 1.3816 (P900) und
verschiedenen feuerfesten Materialien. Dazu wurden Schmelzversuche mit anschließender
Bestimmung des Reinheitsgrads des Stahls durchgeführt. Zur qualitativen und quantitativen
Beurteilung des Gefüges vom Stahl, insbesondere hinsichtlich des Gehalts und Verteilung der
nichtmetallischen Einschlüsse wurde Lichtmikroskopie herangezogen. Mit Hilfe von REM-/EDXAnalysen wurden dagegen die an der Grenzfläche zwischen feuerfesten Materialien und Stahl
entstehenden Reaktionsschichten detailliert untersucht.
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Entwicklung von lichtinduziert härtenden Hydroxylapatit Suspensionen und deren
Verarbeitungsmöglichkeiten
Verfasser:
Betreuer:
Maria Schneider
Dr.-Ing. T. Moritz (Fraunhofer IKTS Dresden)
Zusammenfassung:
Zielstellung dieser Masterarbeit war die Entwicklung einer stabilen lichthärtenden HydroxylapatitSuspension hoher Feststoffbeladung mit optimalen rheologischen Eigenschaften für den
reproduzierbaren, homogenen Schichtauftrag für stereolithographische Anwendungen. Dafür wurde
die Binderzusammensetzung entsprechend optimiert. Die erzeugten Suspensionen wurden
rheologisch charakterisiert und dessen Vergussverhalten bewertet. Weiterhin wurden durch
Beschichten und Aushärten mit Hilfe des UV-Lichts Mehrlagenformkörper erzeugt. Die erzeugten
Grünkörper wurden auf ihr thermisches Zersetzungsverhalten hin sowie mit Hilfe von
computertomographischen und mikroskopischen Messungen an Schliffpräparaten charakterisiert,
wobei ein besonderer Schwerpunkt auf die Ausbildung des Schichtverbunds gelegt wurde. Die
gesinterten Formkörper wurden in Abhängigkeit von den eingesetzten Porenbildnern auf ihre
Porosität und Porengrößenverteilung untersucht. Weiterhin wurden die charakteristischen Werte der
Proben im grünen und gesinterten Zustand gegenübergestellt.
Der Einfluss von Prozessvariablen und Prozessrouten auf die Einschlusskonfiguration bei
Tiefziehstählen Verfasser:
Betreuer:
Tobias Baier (Studiengang Werkstoffwissenschaft und
Werkstofftechnologie)
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dr.-Ing. H.-P. Heller
Dr.-Ing. D. Pirin (ThyssenKrupp Steel Europe AG)
Zusammenfassung:
In der vorliegenden Arbeit erfolgte ein umfassender Vergleich des Erzeugungsprozesses
anspruchsvollster DWI-Güten in Hinblick auf den Stahlreinheitsgrad.
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Bestandsaufnahme und Erarbeitung von Vorschlägen für eine energetische Sanierung eines
Wohngebäudes aus dem Jahr 1972
Verfasser:
Betreuer:
Tim Ramin, Studiengang Master Umwelt-Engineering
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.h.c. E. Schlegel / Dr.-Ing. G. Schmidt
Zusammenfassung:
Der Verfasser beschreibt den aktuellen Stand der vorgeschriebenen Anforderungen an den
Wärmeschutz in Wohngebäuden, dokumentiert den Bauzustand eines Freiberger Wohnhauses aus dem
Jahr 1972 und fand Abweichungen zwischen dieser tatsächlich am Haus vorhandenen Realität und der
von der damaligen städtischen Baubehörde genehmigten Baubeschreibung. Dieser Umstand machte
umfangreiche Probenahmen am Haus erforderlich, um die tatsächlich vorhandenen Baustoffe zu
identifizieren. Der experimentelle Teil der Arbeit schließt thermografische Wärmebildaufnahmen ein, die
vor allem das Kellergeschoss als flächenmäßig größte Schwachstelle, aber auch den Wandbereich unter
der Dachtraufe und die Fenster als Flächen erhöhter Wärmeverluste zeigen, während das Dachgeschoss
eine relativ gute Wärmedämmung aufweist.
Danach wird die Energiebilanz nach der ab 01.05.2014 gültigen Energieeinsparverordnung mit der
Methode des Monatsbilanzverfahrens und mit der bauphysikalischen Berechnungssoftware Dämmwerk
2014 beschrieben und für den Istzustand, gegliedert nach Dachgeschoss, Erdgeschoss und
Kellergeschoss, berechnet.
Schließlich werden die zwei Sanierungsvarianten Innenwärmedämmung bzw. Außenwärmedämmung
betrachtet. Während die Innendämmung nur einen um 18 % verringerten Heizwärmebedarf ergibt, liegt
dieser Wert bei einer Außendämmung bei 53 %. Trotzdem kann bei beiden Varianten der durch die
EnEV vorgegebene flächenbezogene Jahresprimärenergieverbrauch nicht eingehalten werden. Auch die
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung fällt mit Amortisationszeiten von 35 Jahren bei Innendämmung und 15
Jahren bei Außendämmung ungünstig aus.
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3.4 Promotionen
3.4.1 Abgeschlossene Promotionen
Kohlenstoffgebundene MgO-Erzeugnisse mit verbesserten Thermoschockeigenschaften
Verfasser:
Betreuer:
Dipl.-Ing. Petra Stein
Zusammenfassung
Kohlenstoffgebundene Magnesia-Erzeugnisse sind etablierte Feuerfestbaustoffe für den Einsatz in der
modernen Stahlerzeugung. Auftretende thermomechanische Verschleißerscheinungen sind häufig auf
die hohe thermische Dehnung der Magnesia zurück zu führen. Um die Temperaturwechselbeständigkeit
von Magnesia-Kohlenstoff-Erzeugnissen zu erhöhen, steht die Reduzierung der reversiblen thermischen
Dehnung im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit. Untersuchungen an Magnesia- und Graphit-Proben
sowie am Verbundwerkstoff Magnesia-Kohlenstoff zeigen auf, welche Parameter zielführend sind. Die
Untersuchungen an Graphit-Proben ergeben, dass die thermischen Dehnungen verschiedener
Graphitsorten variieren. Zur Erklärung dieses Phänomens wird der Formfaktor für Graphite eingeführt,
der das Verhältnis zwischen den Abmessungen der ab-Ebene und der Stapelhöhe der Graphenlagen in
c-Richtung beschreibt. Die Übertragung auf die Magnesia-Kohlenstofferzeugnisse führt zur erfolgreichen
Senkung der thermischen Dehnung um bis zu 35%. Thermoschockuntersuchungen bestätigen die
Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit.
Development of active and reactive carbon bonded filter materials for steel melt filtration
Verfasser:
Betreuer:
M. Eng. Marcus Emmel
Zusammenfassung
Kohlenstoffgebundene Filterwerkstoffe erfreuen sich stetig wachsender Beliebtheit seitens der Industrie.
Deren Potenzial hinsichtlich stofflicher und verfahrenstechnischer Eigenschaften erscheint dennoch nicht
in vollem Umfang genutzt. Daher wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit, welche innerhalb des
Sonderforschungsbereiches 920 entstand, erstmals aktive (Al2O3-C) und reaktive (MgO-C) Filter, sowie
eine Kombination daraus entwickelt. Die aktiven Filtersysteme, deren Funktionalisierung einerseits über
die Erhöhung des amorphen Kohlenstoffanteils, andererseits über die Beschichtung mit rein oxidischen
Materialien stattfand, sowie die reaktiven Filter, bei denen sich der carbothermischen Reduktion des MgO
bedient wurde, konnten, in Kollaboration mit der Industrie, erfolgreich getestet werden. Durch gezielte
Kontamination des Stahls mit exogenen Einschlüssen auf Basis von Al2O3 und MgAl2O4, ist es gelungen
dem Chemismus der jeweiligen Filter einen entscheidenden Beitrag zum Filtrationsprozess zuweisen zu
können. So weist Aluminiumoxid, unabhängig vom Chemismus des Einschlusses, das vergleichsweise
größte Filtrationspotenzial auf.
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The influence of composition, processing and temperature on the Young´s modulus of elasticity
of carbon-bonded refractories
Verfasser:
Betreuer:
Dipl.-Ing. Jörn Werner
Conclusions:
Thermal shock resistance is a key property of refractory materials. Its determination and prediction is
essential for the design of structural refractories as well as lining materials. Young´s modulus of elasticity
(E) is a crucial parameter for the calculation of thermal shock resistance. For all investigated carbonbonded alumina composition a significant increase of E was observed. This increase was attributed to a
mismatch of the coefficient of thermal expansion of the composite constituents. Besides others, the
graphite content as well as the maximum alumina particle size were identified as crucial factors
influencing E (T). Furthermore, the influence of the porosity on E was shown and existing models were
fitted to the experimental data for future predictions of E. Finally a metal melt filter structure was
investigated regarding the relationship between its strut Young´s modulus and the structures´ E at high
temperatures. Further research should address the filter topic since it was uncertain how to find the
normal modes of those structures.
Beitrag zur Gefügeanalyse und Computertomographie von selbstfließenden Feuerbetonen
Verfasser:
Betreuer:
Dipl.-Ing. Jana Hubálková
Prof. i.R. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. E. Schlegel
Zusammenfassung
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Makrogefüge von selbstfließenden Feuerbetonen mit
polyedrischen und sphärischen Korund-Zuschlagstoffen mit Hilfe einer 2D-Gefügeanalyse und
Computertomographie untersucht. Anhand der 2D-Gefügeanalyse konnten Korrelationen zwischen
der räumlichen Anordnung der Korund-Zuschlagstoffe und der Kaltdruckfestigkeit aufgestellt werden.
Die Form der Zuschlagstoffe hat einen signifikanten Einfluss sowohl auf die mechanischen als auch
auf die thermomechanischen Eigenschaften von Feuerbetonen. Es wurden die Möglichkeiten und
Grenzen der Labor-Computertomographie zur 3D-Analyse von Feuerbetonen diskutiert, wobei sich
die quantitative Computertomographie aufgrund der entstehenden Artefakte und problematischer
Segmentierung der einzelnen Gefügebestandteile als schwierig erweist. Sinnvoll ist dagegen der
Einsatz einer In-situ-Druckapparatur im Computertomographen, die Aussagen über das
belastungsabhängige mechanische Verhalten von Feuerbetonen verbunden mit der Analyse der
entstehenden Risse erlaubt.
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3.4.2 Laufende Promotionen
Interne Doktoranden unter Betreuung von Prof. Aneziris
Dipl.-Ing. Nora Brachhold
Alkalikorrosionsbeständige Werkstoffe auf Basis von Feldspäten
Appr. Apoth. Christiane Biermann
Umweltfreundliche Bindemittel auf pharmazeutischer Basis für Feuerfesterzeugnisse
Dipl.-Ing. Ivan Datsko
Kriechbeständige feuerfeste Erzeugnisse auf MgO-Basis
Dipl.-Ing. Tobias Dubberstein
Beitrag zu den thermophysikalischen Eigenschaften flüssiger Metallschmelzen
Dipl.-Ing. Steffen Dudczig
Entwicklung ungeformter kohlenstoffhaltiger bzw. kohlenstoffgebundener basischer
Erzeugnisse für Feuerfestanwendungen
Dipl.-Ing. Jens Fruhstorfer
Entwicklung innovativer kohlenstoffgebundener Feuerfestsysteme für den Einsatz im
Untergussverfahren zum Vergießen von Stahl
Dipl.-Ing. Nora Gerlach
Thermoschockbeständige Gießmassen auf Aluminiumoxidbasis
Dipl.-Ing. Daniela Hesky
Urformgebung poröser Wärmedämmstoffe
Dipl.-Ing. Friederike Klenert
M.Sc. Mingliang Li
Hochtemperaturwerkstoffe im Energiebereich
Dipl.-Chem. Susann Ludwig
Kohlenstoffgebundene Erzeugnisse mit Selbstheilungseigenschaften
Dipl.-Ing. Annika Mertke
Einsatz von Mikro- und Nanopartikel- Zusätzen zur Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes in
kohlenstoffgebundenen Feuerfesterzeugnissen
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Dipl.-Ing. Marie Oppelt
Alternative Herstellungsmethoden für Verbundwerkstoffe
Non-conventional production of filter structures
M.Sc. Vasileios Roungos
Kohlenstoffgebundene Erzeugnisse für Feuerfestanwendungen
Dipl.-Ing. Stefan Schafföner
Feuerfeste Werkstoffe für Titanschmelzen
Dipl.-Ing. Anne Schmidt
Funktionale Beschichtungen für die Stahlschmelzefiltration
Dipl.-Ing. Pia Schubert
Dipl.-Ing. Claudia Voigt
Oxidhaltige Filterwerkstoffe und Filterstrukturen mit aktiven und reaktiven
Funktionshohlräumen
Dipl.-Ing. Claudia Wenzel
Phasenumwandlungsverstärkte, zirkondioxidreiche Verbundwerkstoffe mit TRIP-StahlPartikelzusätzen
Externe Doktoranden unter Betreuung von Prof. Aneziris
Dipl.-Min. Daniel Cölle
Leichtbauweise im Feuerfestbau
Dipl.-Ing. Daniel Ganzer
Transparente Optokeramik
Dipl.-Ing. Judit Heinecke
Three dimensional shaping of cellular ceramic materials from radiation curable colloidal
dispersions
Dipl.-Ing. Uwe Klippel
Beitrag zu modernen MgO-C-Erzeugnissen
Dipl.-Ing. Michal Kotrč
Simulation von Spannungen und Rissen während des Trocknungsprozesses von Keramiken
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Jahresbericht 2014
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Dipl.-Ing. Jakob Kübler
Verbundwerkstoffsysteme auf der Basis Hochleistungskeramik
M.Sc. Galea Laёtitia
Nanocomposites for load-bearing bone substitutes
Dipl.-Ing. Anne Mannschatz
Entwicklung von Keramik-Keramik-Verbundbauteilen über das Zwei-Komponentenspritzgießen
Dipl.-Ing. Thomas Oberbach
Biokeramik
Dipl.-Ing. Dominik Andrzej Polsakiewicz
Untersuchung von Struktur- und Eigenschaftsänderung oxidkeramischer Feuerfestmaterialien
durch gradierte Strukturierung mittels eines neuentwickelten dreidimensionalen Drucksystems
Dipl.-Ing. Nils Rosenberger
Einfluss der Porosität und Porengrößenverteilung auf das Verschleißverhalten von
Hochofenrinnenmassen
Dipl.-Ing. Pascal Seffern
Untersuchung und Identifizierung rheologischer Wechselwirkungen tonmineralhaltiger
Rohstoffe in wässrigen Systemen mithilfe der Entwicklung eines Mess- und
Bewertungsverfahrens auf der Basis der Rotationsviskosimetrie
Dipl.-Ing. Mehdi Salehi
Keramische Membran auf Perowskit-Basis
Dipl.-Ing. Evelyn Schlenther
Al2O3-Steel composites fabricated by Ti-activated infiltration
Dipl.-Ing. Leandro Schöttler
Funktionalisierte feuerfeste Werkstoffe für den Unterguss von legierten Stahlgüten
Dipl.-Ing. Christoph Sorg
Keramisches Papier
M.Sc. Xian Xun Yi
Refractory materials fort the slide gate application
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Laufende Promotionen unter Betreuung von Prof. Schlegel
Dipl.-Ing. Jan Sachl
Herstellung und Beurteilung von Schaumbeton
Beitrag zur Herstellung von Calciumsilicathydrat-Werkstoffen
3.5 Habilitationen
3.5.1 Laufende Habilitationen
Dr. Réka Barabás
Process design to obtain HAP-based materials with desired properties
Dr. rer. nat. Roland Bayer
Celluloseether-Bindemittel für die bildsame Formgebung
Dr. Dmitry Borzov
Einsatz von neuartigen umweltfreundlichen Bindemitteln für kohlenstoffhaltige
Feuerfesterzeugnisse
Dr. Andreas Mertke
Untersuchungen zum betrieblichen Verschleiß von MgO-C-Pfannen gleichartiger Zustellung
Dr. Ewald Pfaff
Mischleiter auf Perowskit-Basis
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3.6 Forschungsaufenthalte
Dipl.-Ing. Stefan Schafföner - KTH Stockholm (Schweden) bei Prof. John Ågren
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01.04.-31.05.2014
-
finanziert durch Preisgeld vom 1. Platz im Wettbewerb Frontiers of Research 2012 der
European Ceramic Society
Conclusions
During a research stay at the KTH Stockholm the applicant learned the principles and appplication of
the thermodynamic software Thermo-Calc. The group at the KTH Stockholm has developed ThermoCalc and is one of the leading institutions regarding the calculation of phase diagrams (Calphad).
First, thermodynamic calculations on the corrosion of alumina rich magnesium aluminate spinel
ceramics by basic slags and steel melts were performed, because the corrosion mechanisms of these
refractories are well understood. Afterwards calculations regarding the corrosion of calcium zirconate
(CaZrO3) refractories by titanium melts were also carried out in order to complete two experimental
studies, which were recently published or accepted by the Journal of the European Ceramic Society.
Using these calculations a model for the corrosion of CaZrO3 by titanium melts was developed. First,
CaZrO3 has to disintegrate to CaO and ZrO2, which is a highly endothermic reaction and thus acts as
the activation energy for the corrosion reaction. Afterwards ZrO2 is dissolved by the titanium melt,
leaving a CaO layer behind. CaO is known as a potential refractory material for titanium melts, but its
processing is difficult. This CaO layer is then assumed to inhibit the further corrosion of the CaZrO3
refractories by the titanium melts.
Dipl.-Ing. C. Voigt - NTNU Trondheim (Norwegen) bei Prof. M. Tangstad
-
26.10.-02.11.2014
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3.7 Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften
Ordentliches Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig
Vorstandsmitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG)
Vorstandsvorsitzender des Vereins MORE-Freiberg e.V.
Leiter des Fachausschusses „Feuerfestwerkstoffe“ der DGM e.V.
Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM)
Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh)
Fachausschuss „Feuerfeste Baustoffe“
Mitglied des Redaktionsausschusses in Ceramic Forum International (cfi)
Mitglied des Redaktionsausschusses in Refractories World Forum
Mitglied des Redaktionsausschusses in Advanced Engineering Materials (AEM)
Mitglied des Forschungsbeirates der AiF
Mitglied des Dresdener Gesprächskreises für Wissenschaft und Wirtschaft e.V.
Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V.
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. E. Schlegel
- Ordentliches Mitglied der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig
- Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften acatech München/Berlin
- Mitglied des Dresdener Gesprächskreises für Wissenschaft und Wirtschaft e.V.
- Mitglied des Advisory Board der Zeitschrift „Ceramics“, Praha
- Mitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.
- Mitglied des Vereins der Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V.
- Mitglied des Hochschullehrerverbands
- Mitglied des „Rates für gute wissenschaftliche Praxis“ des Internationalen Hochschulinstituts
Zittau
- Mitglied des Vereins Altersversorgung für angestellte Professoren und Hochschullehrer neuen
Rechts und Angestellte im höheren Dienst der Behörden in den neuen Bundesländern e.V. (VAV)
Dr.-Ing. U. Fischer
- Mitglied der Rektoratskommission „Gleichstellung“ (RKG) der TU BAF als Vertreterin der
wissenschaftlichen Mitarbeiter
Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht
- Mitglied des Kollegiums der Techniker, Ingenieure und Wirtschaftler Deutschlands
- Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG)
- Mitglied der Humboldt-Gesellschaft
- Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.
- Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg e.V.
- Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins „@ktivEnergiehaus-Institut e.V.“
- Mitglied des Hochschullehrerverbands
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Dr. rer. nat. Dr.-Ing. habil. H. Berek
- Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM)
Dr.-Ing. D. Melzer
- Gründungsmitglied und Schatzmeister des Vereins MORE-Freiberg e.V.
Leiter des Fachausschusses „Werkstoffprüfung“
- Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh)
Fachausschuss „Feuerfeste Baustoffe“
Dr.-Ing. H. Seifert
Dr. rer. nat. B. Ullrich
Vorsitzender des Fachausschusses „Geschichte der keramischen Technik“
Dr.-Ing. G. Schmidt
Dr.-Ing. C. Weigelt
Dr.-Ing. P. Gehre
- Mitglied und Schatzmeister des Vereins MORE-Freiberg e. V.
Dipl.-Ing. S. Schafföner
- Member of The American Ceramic Society (AcerS)
Dipl.-Ing. Christina Faßauer
- Mitglied des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI)
- Mitglied der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e. V.
M.Sc. V. Roungos
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3.8 Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien, Seminaren und Messen
IREFCON – 10th India International Refractories Congress –
Kolkata, Indien - 15.-18.01.2014
- Prof. C. G. Aneziris (invited speaker)
Weiterbildung im Arbeitsschutz – TU Bergakademie Freiberg –
20.03.2014
- C. Faßauer
DKG-Jahrestagung 2014– Clausthal-Zellerfeld – 24.-26.03.2014
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, Dr. P. Gehre, M. Emmel, U. Ballaschk, C. Wenzel, C. Faßauer,
S. Schafföner
9th Annual European Rheology Conference (AECR 2014) – Karlsruhe – 08.-11.04.2014
- Dr. G. Schmidt, S. Schafföner, J. Fruhstorfer
Hochschul-Didaktik-Kurs – Freiberg – 15.-16.04.2014
- U. Ballaschk
Forschungskolloquium SFB 799 – Memmendorf – 08.-09.05.2014
- Dr. H. Berek, Dr. C. Weigelt, C. Wenzel, M. Oppelt
18. Conference on Refractories and HITHERM 2014 – Prag – 13.-14.05.2014
- Prof. Dr. E. Schlegel, Dr. P. Gehre, Dr. G. Schmidt, Dr. J. Ulbricht, C. Faßauer
6th International Freiberg Conference on IGCC & XtL Technologies – Radebeul – 19.-22.05.2014
- Dr. P. Gehre
Frühjahrschulung SPP 1418 – Freiberg – 19.-22.05.2014
- Dr. K. Moritz, A. Mertke, N. Brachhold, J. Fruhstorfer
13th International Ceramics Congress – Montecatini Terme, Italien – 08.-13.06.2014
- Dr. H. Berek, Dr. M. Emmel
Feuerfest-Prüfmethoden und deren Aussagekraft für den industriellen Einsatz – Freiberg – 03.05.09.2014, Fa. Rath GmbH Meißen, Deutsche Keramische Gesellschaft e. V.
- Prof. Dr. C. G. Aneziris, Prof. Dr. E. Schlegel, Dr. G. Schmidt, Dr. H. Seifert
Seminar „Chemikalienschutzkleidung – Was ist bei der Auswahl zu beachten?“ - Ettersburg –
11.09.2014
- C. Faßauer
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Feuerfest Schlüsseltechnologie und ihre Anwendungen, Seminar ECREF: – Höhr-Grenzhausen –
09.-11.09.2014
- A. Mertke
LAB-SUPPLY Fachmesse für Labortechnik - Internationales Kongresszentrum Dresden – 01.10.2014
- C. Faßauer
57. Internationales Feuerfestkolloquium – Aachen – 24.-25.09.2014
- Prof. C.G. Aneziris, Dr. P. Gehre, Dr. J. Ulbricht, S. Schafföner, J. Fruhstorfer, J. Werner,
A. Mertke, C. Ode, C. Jahn, S. Ludwig, M. Emmel,
MSE 2014 – Darmstadt – 23.-25.09.2014
- Prof. C.G. Aneziris, S. Schafföner, N. Brachhold
5th International Conference on Electrophoretic Deposition: Fundamentals and Applications Hernstein (Österreich) - 5.-10.10.2014
-
Dr. K. Moritz
CELLMAT – Dresden - 22.-24.10.2014
- Dr. C. Weigelt, C. Voigt, F. Klenert, P. Schubert, D. Hesky
Herbstschule SFB 799 – Lichtenwalde – 29.09.-01.10.2014
- Dr. H. Berek, Dr. C. Weigelt, C. Wenzel, M. Oppelt
International Autumn School of EMPA and CRC 920 “Grain boundary design for the material
development as well as for functionality during application” – Freiberg –06.11.2014
- Prof. C.G. Aneziris, Dr. U. Fischer, Dr. M. Emmel, S. Dudczig, C. Voigt, J. Hubálková,
A. Penzkofer, L. Galea, F. Knies, E. Mitrentis
Forschungskolloquium SFB 799 – Sayda – 10.-12.11.2014
- Prof. C.G. Aneziris, Dr. H. Berek, Dr. C. Weigelt, C. Wenzel, M. Oppelt
Netzsch Analysenseminar "Auswertung und Interpretation von DSC-Kurven" - Selb –
12.11.2014
- Dr. G. Schmidt, C. Ludewig
11.-
5. Freiberger Feuerfestforum – TU Bergakademie Freiberg – 26.11.2014
- Prof. C.G. Aneziris, Prof. Dr. E. Schlegel, Dr. P. Gehre, Dr. U. Fischer, Dr. J. Ulbricht, Dr. H.
Seifert, Dr. M. Emmel, Dr. K. Moritz, N. Brachhold, S. Dudczig, C. Voigt, J. Hubálková,
C. Biermann, C. Faßauer, A. Mertke
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3.9 Preise und Auszeichnungen
Gustav-Eirich-Award 2014 - Dr.-Ing. M. Emmel (2. Platz)
ECRef European Centre for Refractories gem. GmbH, Gustav Eirich Maschinenfabrik GmbH
57. Internationales Feuerfestkolloquium in Aachen - 24.09.2014
3.10 Pressemeldungen
Freiberger Feuerfest-Experte ist Hauptredner auf der IREFCON 2014 im indischen Kolkata
05. Februar 2014
Prof. C. G. Aneziris (Mitte) nimmt bei der „Lichten-Zeremonie“ mit Dr.
A. K. Chattopadhyay Präsident der IREFCON 2014 (links) und Dr. Anand Sen Präsident TQM&Steel
Businnes der TATA Steel Limited (rechts) teil.
Mehr als 500 Vertreter der indischen Feuerfest- und Stahl-Industrie kamen vom 15. bis 18. Januar 2014
im indischen Kolkata zusammen, um sich zum Thema „Feuerfeste Lösungen durch Innovationen“
auszutauschen. Einer der Hauptredner war Prof. Christos G. Aneziris vom Institut für Keramik, Glasund Baustofftechnik der TU Bergakademie Freiberg mit seinem Vortrag zu keramischen
Filtermaterialien für die Metallschmelzefiltration.
Ein Schwerpunkt der 10. Internationalen Feuerfestkonferenz (IREFCON) war die Wechselwirkung
zwischen Feuerfestmaterial und Stahlschmelze. Weiterhin wurde mit Blick auf die Zukunft die neue
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Generation von Filterwerkstoffen diskutiert, die die Reinheitsgrade und Eigenschaften von metallischen
Hochleistungswerkstoffen optimieren soll.
Prof. Aneziris präsentierte Inhalte und aktuelle Ergebnisse aus dem Sonderforschungsbereich
“Funktionalisierte kohlenstoffgebundene Filter für die fortgeschrittene Metallschmelzefiltration”
(Functionalised Carbon Bonded Filters for Advanced Metal Melt Filtration) sowie aus dem Bereich der
keramischen Filtermaterialien für die Metallschmelzefiltration.
Die internationale Konferenz IREFCON (India International Refractories Congress) findet alle zwei
Jahre statt und ist eine wichtige Schnittstelle zwischen der indischen und der internationalen
Feuerfestindustrie sowie den Anwendern von Feuerfestmaterialien, wie z.B. der Stahl-, Zement-,
Nichteisenmetalle- und der Glas-Industrie. Neben den Herstellern und Anwendern von feuerfesten
Materialien, werden auch Rohstofflieferanten, Geräte- und Maschinenhersteller, Hersteller von
Prüfgeräten, F & E-Einrichtungen sowie Projektierungs- und Beratungsorganisationen eng einbezogen.
Organisator der 10. IREFCON 2014 war der Verband der Indischen Feuerfesthersteller IRMA (Indian
Refractory Makers Association).
Hochtechnologie-Produkte der Zukunft basieren auf hochreinen, fehlerfreien Werkstoffen, die eine
gleichmäßige Einstellung der chemischen Zusammensetzung und eine verstärkte Kontrolle des
Reinheitsgrades der metallischen Werkstoffe erfordern. Im Sonderforschungsbereich 920
„Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration – ein Beitrag zu Zero Defect Materials“ der TU
Bergakademie Freiberg entwickeln Wissenschaftler unterschiedlicher Fachdisziplinen an vier Fakultäten
gemeinsam neuartige „intelligente“ Filterwerkstoffe bzw. Filtersysteme aus Keramik für eine signifikant
höhere Reinheit von Metallschmelzen. Sie sollen leichtere, fehlerfreie und damit sichere Werkstoffe
ermöglichen – für einen Innovationsschub in Sicherheits- und Leichtbaukonstruktionen.
Längst begleitet ein wissenschaftlicher Industriebeirat die Forschungsarbeiten der Freiberger
Wissenschaftler, um frühzeitig Erkenntnisse und Erfahrungen auszutauschen sowie einen Transfer von
Forschungsergebnissen in eine Anwendung zu unterstützen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft
unterstützt das anspruchsvolle Vorhaben allein in der ersten Förderperiode von 2011 bis 2015 mit rund
2,3 Millionen Euro pro Jahr.
Ansprechpartner: Dr.-Ing. Undine Fischer
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Manche mögen's heiß! Erste erfolgreiche Promotion im Sonderforschungsbereich 920
14. Oktober 2014
Dr.-Ing. Marcus Emmel bei der Verteidigung seiner Dissertation
Erster Doktorand beim Sonderforschungsbereich 920 verteidigte seine Dissertation mit Auszeichnung.
"Moderne, leistungsfähigere Werkstoffe und Herstellungstechnologien tragen essentiell zu der
Innovationskraft der heutigen Gesellschaft bei. Nur die Industrienationen werden wettbewerbsfähig
bleiben, denen es gelingt, mit Hilfe von Technologien zu hochreinen, fehlerfreien Werkstoffen der
Zukunft an die Grenzen der Leistungsfähigkeit der Materialien vorzustoßen und so High-Tech-Produkte
von Morgen herzustellen“, bringt Prof. Christos Aneziris die Idee des Forschungsprojektes auf den
Punkt. Er ist Sprecher des Sonderforschungsbereiches 920 "Multifunktionale Filter für die
Metallschmelzefiltration – ein Beitrag zu Zero Defekt Materials“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft
(DFG) und betreut in dieser Funktion auch mehrere Doktoranden. Der erste unter ihnen ist Dr.-Ing.
Marcus Emmel. Er hat kürzlich seine Promotion verteidigt – und das gleich mit vollem Erfolg.
Dr.-Ing. Marcus Emmel verteidigte am 8. Oktober 2014 mit „Auszeichnung“ seine Dissertation, die den
Titel „Development of active and reactive carbon bonded filter materials for steel melt Filtration“ trägt.
Schwerpunkt der Arbeit war die Erforschung aktiver und reaktiver Filter im System Al2O3-MgO-C für die
Reduzierung von Einschlüssen in Stahlschmelzen. Erste innovative Filterwerkstoffe mit
funktionalisierten Filteroberflächen auf Basis aktiver, keramischer Beschichtungen haben in
Kombination mit maßgeschneiderten Druckverhältnissen selektiv Einschlüsse mit ähnlicher Chemie und
Kristallsysteme in Stahlschmelzen bei 1600 °C erheblich reduziert. Einen weiteren Beitrag leisteten
reaktive Filteroberflächen, die mit den in den Schmelzen gelösten Gasen reagierten und damit auch
Gasverunreinigungen weltweit erstmalig deutlich verringerten.
Herr Dr. Emmel ist seit 2011 als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Sonderforschungsbereich 920 am
Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik tätig. Nach drei Jahren Promotionszeit im SFB 920 kann
Marcus Emmel auf 15 internationale Publikationen mit einer wissenschaftlichen Qualitätssicherung und
zwei erteilte Patente auf dem Gebiet Filtermaterialien verweisen. Für seine wissenschaftlichen Arbeiten
zu neuartigen feuerfesten Filtermaterialien wurde beim 57. Internationalen Feuerfestkolloquium in
Aachen Marcus Emmel mit dem 2. Platz des Gustav-Eirich-Award geehrt. Der Award ist der
höchstdotierte, internationale Preis im Bereich Feuerfest und Hochtemperaturanwendungen. Er
überzeugte die international zusammengesetzte Fachjury mit grundlegenden Arbeiten zur Erforschung
und Entwicklung aktiver und reaktiver kohlenstoffgebundener Filtermaterialien für die
Stahlschmelzefiltration.
Ansprechpartner: Prof. Christos Aneziris, Tel. -2505
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Moderne Methoden der Werkstoffprüfung
12. Dezember 2014
Buchcover des im November 2014 im WILEY-VCH Verlag
erschienen Lehrbuches "Moderne Methoden der Werkstoffprüfung"
„Moderne Methoden der Werkstoffprüfung“ – das ist der Titel eines kürzlich erschienen Lehrbuches von
Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann und Prof. Dr.-Ing. Lutz Krüger vom Institut für Werkstofftechnik der
Technischen Universität Bergakademie Freiberg (Hrsg.). Neben eigenen Beiträgen beider Professoren
und ihrer Mitarbeiter beinhaltet die Erstauflage auch Kapitel von Kollegen der Institute für
Werkstoffwissenschaft und für Keramik, Glas- und Baustofftechnik sowie der Universität ErlangenNürnberg und vom Institut für Materialprüfung und Anwendungstechnik in Dresden.
Das Lehrbuch „Moderne Methoden der Werkstoffprüfung“ gibt einen Überblick über eine Vielzahl neuer
Prüf- und Analysemethoden, die aufgrund der dynamischen Entwicklungen im Bereich der
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik in den vergangenen Jahren in die Anwendung gebracht
werden konnten. „Besonders Studenten höherer Semester und Wissenschaftler aus der
Materialwissenschaft, Werkstofftechnik, dem werkstofftechnischen Maschinenbau oder des
Wirtschaftsingenieurswesens mit werkstofftechnischer Vertiefung können sich mit diesem Standardwerk
zu innovativen Prüfverfahren in die neuen Methoden einarbeiten“, so Prof. Horst Biermann.
Anhand von Anwendungsbeispielen aus der aktuellen Forschungsarbeit werden ausgewählte
Techniken der Werkstoff- und Materialprüfung insbesondere metallischer Werkstoffe wissenschaftlich
anspruchsvoll aufgearbeitet. Um die möglichen Beanspruchungen der Materialien abzubilden,
konzentrieren sich die Beiträge auf innovative Verfahren, mit denen mechanische und
bruchmechanische Eigenschaften in der realen Anwendung ermittelt werden können. Durch die
innovativen Analyse- und Prüfverfahren bei der Verformung metallischer Werkstoffe ist es möglich,
Aussagen über die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu treffen. Neben diesen Beanspruchungen
werden auch der Einfluss von Korrosion und Verschleiß auf metallische Werkstoffe anhand von
Beispielen näher beleuchtet.
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Die Forschung der Sonderforschungsbereiche SFB 799 „TRIP-Matrix-Composite“ und SFB 920
„Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration“ spiegelt sich auch in einigen Beiträgen des
Buches wider. So finden sich gemeinsame Beiträge der beiden Herausgeber mit wissenschaftlichen
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der beiden Sonderforschungsbereiche. „Die enge, interdisziplinäre
Zusammenarbeit zwischen den beteiligten Instituten hat sich erneut als gewinnbringend für den
Austausch wissenschaftlicher Erkenntnis bewährt“, so Herausgeber Prof. Krüger.
Erschienen ist das 440-seitige Lehrbuch (Hardcover) mit 274 Abbildungen beim WILEY-VCH Verlag
und kann dort auch für 89,- Euro bestellt werden.
Ansprechpartner: Prof. Horst Biermann, Tel. -3564
weiterführender Link: http://www.wiley-vch.de/publish/dt/books/ISBN978-3-527-33413-1
Indien und Iran im Fokus des 5. Freiberger Feuerfestforums
12. Dezember 2014
Diesjährige Preisträgerin des Theodor-Haase-Preises: M. Eng.
Vanessa Hopp, Universität Koblenz-Landau
Die Entwicklungen in Indien und Iran im Bereich "Feuerfest" waren das große Thema beim Forum in
Freiberg, zu dem über 100 Wissenschaftler, Unternehmer und Studenten anreisten.
Beim 5. Freiberger Feuerfestforum tauschten sich über 100 Teilnehmer aus dem In- und Ausland aus
Wissenschaft, Industrie und Fachverbänden über aktuelle Entwicklungen im Bereich „Feuerfest“ aus.
Ein Schwerpunkt waren die Entwicklungen in Indien und Iran. Die Veranstaltung wurde gemeinsam mit
dem Verein Meeting of Refractories Experts Freiberg e.V. durch das Schwerpunktprogramm 1418
„FIRE“, den Sonderforschungsbereich SFB 920, die Deutsche Gesellschaft für Materialkunde DGM und
die Deutsche Keramische Gesellschaft DKG organisiert.
Die Erforschung und Anwendung feuerfester Werkstoffe in aufstrebenden Ländermärkten standen im
Mittelpunkt des 5. Freiberger Feuerfestforums vor kurzem (26.11.) an der TU Bergakademie Freiberg.
Experten aus Indien und dem Iran waren der Einladung zu einem Vortrag auf dieser internationalen
Veranstaltung gefolgt. Prof. Christos G. Aneziris, Inhaber des Lehrstuhls Keramik am Institut für
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Jahresbericht 2014
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Keramik, Glas- und Baustofftechnik an der Freiberger Hochschule und Organisator des Forums,
begrüßte dazu unter anderem Dr. Arup Ghosh, führenden Wissenschaftler am CSIR-Central Glass &
Ceramic Research Institute, Indien. Dr. Ghosh stellte Forschungsaktivitäten im Bereich der feuerfesten
Werkstoffe vor, um den stetig steigenden Anforderungen an feuerfeste Werkstoffe zu begegnen. Prof.
Farhad Golestani Fard von der Iran University of Science and Technology aus Teheran gab einen
umfassenden Überblick zur Beeinflussung von Eigenschaften feuerfester Werkstoffe durch den Einsatz
nanoskaliger Zusätze. Aktuelle Marktentwicklungen für feuerfeste Materialien und Anwendungen in
Indien stellte Anirbandip Dasgupta, Geschäftsführer der Indian Refractory Makers Association, vor. Dr.Ing. habil. Helge Jansen, Gastprofessor an der TU Freiberg und Geschäftsführer der Refratechnik Steel
GmbH, Düsseldorf, präsentierte innovative Ansätze, um die Haltbarkeit von Feuerfestauskleidungen in
der Kupfermetallurgie zu verbessern.
Ein wichtiges Anliegen des Freiberger Feuerfestforums ist der ständige Dialog zwischen Vertretern der
Wissenschaft und der Industrie für eine kontinuierliche Weiterentwicklung feuerfester Materialien. So
soll steigenden Anforderungen der Endanwender oder Auflagen zu einer nachhaltigkeitsorientierten
Wirtschaft begegnet werden. Zu neuen Erkenntnissen und innovativen Forschungsansätzen im Bereich
Feuerfest konnten sich die Gäste auf einer Posterausstellung informieren: Die Teilprojekte des DFGSchwerpunktprogramms 1418 sowie des Sonderforschungsbereichs 920 stellten gemeinsam ihre
Projekte vor und standen für Fragen und Diskussionen zur Verfügung.
Ebenso versteht sich das Feuerfestforum als wichtige Plattform zur Förderung des wissenschaftlichen
Nachwuchses. Dazu stiftet der Verein „MORE – Meeting of Refractory Experts Freiberg e.V.“ jährlich
den Theodor-Haase-Preis und zeichnet damit hervorragende Master- bzw. Diplomarbeiten auf dem
Gebiet der „Feuerfest – Hochtemperaturanwendungen“ aus. Diesjährige Preisträgerin ist Frau M. Eng.
Vanessa Hopp von der Universität Koblenz-Landau. Sie hat in ihrer Masterarbeit konventionelle
Prüfmethoden weiterentwickelt, die die Widerstandskraft von Dichtstoffen (so genannte KaliWasserglas-gebundenen Kitte) gegen den schädlichen Einfluss mineralischer Säuren ermitteln können.
„Die Arbeit zeigt einen grundlegend neuen Ansatz, um die komplexen Vorgänge der
Strukturveränderung infolge chemischer Korrosion in den Materialien zu bewerten“, erklärt Prof. Peter
Quirmbach von der Universität Koblenz-Landau, der die Arbeit betreut hat. Die Auszeichnung fand in
Anwesenheit der über 100 Teilnehmer aus dem In- und Ausland statt. Der Preis erinnert an den
Freiberger Wissenschaftler Theodor Haase und sein Engagement für die Ausbildung von
Silikattechnikern.
Ansprechpartner: Prof. Christos Aneziris, Tel. -2505
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3.11 Sonstiges
Ehrenkolloquium anlässlich des 80.Geburtstags
von Doz. Dr.-Ing. habil. Joachim Ulbricht
– Agricola-Saal der Universitätsbibliothek, Freiberg
– 17.06.2014
Impressionen aus den Anfangsjahren des Instituts für Silikattechnik: 1959 (links) und 1963 (rechts)
Festredner des Ehrenkolloquiums: Prof. Dr. E. Schlegel (links) und Dr. D. Borzov (rechts)
Impressionen aus dem Ehrenkolloquium: Doz. Dr. J. Ulbricht mit Prof. Dr. W. Schulle (links) und Blick
ins Auditorium (rechts)
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5. Freiberger Feuerfestforum 2014
- Alte Mensa, Freiberg
- 26.11.2014
Programm
"Application of Nanotechnology in Refractory Products"
Prof. F. Golestani Fard (Iran University of Science and Technology, Iran)
"Market Spread of the Indian Industry, Problems & Prospects"
A. Dasgupta (Indian Refractory Makers Association, Indien)
“Recent research activities at CGCRI with particular emphasis on Refractories Research“
Dr. A. Ghosh (CSIR-Central Glass & Ceramic Research Institute, Indien)
„New approaches for refractory materials in the copper metallurgy”
Prof. Dr.-Ing. habil. H. Jansen, Dr.-Ing. T. Schemmel (Refratechnik Steel, Düsseldorf)
“Development of Nitride Bonded SiC Refractories Using Nano non-oxide Additives”
Dr. Amir Abbas Nourbakhsh (Azad University of Shahreza, Iran)
Auszeichnung der Theodor-Haase-Preisträger
Postersession SPP 1418 und SFB 920
Vortragende des 5. Freiberger Feuerfestforums – A. Dasgupta, Prof. Aneziris, Prof. Golestani Fard und
Dr. A. Ghosh (links v.l.n.r.) und Vorstandsmitglieder des Vereins MORE-Freiberg e.V. Dr. Ch. Wöhrmeyer, Prof. T.A. Bier, Prof. H. Jansen, Prof. C.G. Aneziris, Prof. P. Quirmbach,
Dr. P. Gehre (rechts v.l.n.r.)
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Symposium
„Feuerfest-Prüfmethoden und deren Aussagekraft für den industriellen Einsatz“
-
Tivoli, Freiberg
03.-05.09.2014
veranstaltet von der Fa. Rath GmbH Meißen und
der Deutschen Keramischen Gesellschaft e. V.
Programm
"Bewertung von Reaktionen unter Einsatz von Mehrstoff-Diagrammen"
Prof. Dr. Ernst Schlegel (TU Bergakademie Freiberg, IKGB)
"Wärmeleitfähigkeit von hitzebeständigen und feuerfesten Dämmstoffen – Einflussgrößen,
Messgrößen, Erfahrungen"
Dr. Rhena Wulf (TU Bergakademie Freiberg, IWTT)
“Neue Plattenmessapparatur zur MEssung der Wärmeleitfähigkeit poröser Dämmstoffe unter
extremen Bedingungen vom Vakuum bis 10 MPa und 1000°C”
Dr. Khaled Raed (TU Bergakademie Freiberg, IWTT)
"Korrosionsvorgänge an Ofenbauwerkstoffen - Laboruntersuchungen am Institut für
Wärmetechnik und Thermodynamik"
Dr. Volker Uhlig (TU Bergakademie Freiberg, IWTT)
"Allgemeine Aspekte der Prüfung (Aufgabe und Umfang von Materialprüfungen zur
Entwicklung, Produktionsüberwachung und für den Einsatz in der Praxis"
Prof. Dr. Christos G. Aneziris (TU Bergakademie Freiberg, IKGB)
"Bewertung
des
Mikrogefüges
feuerfester
Baustoffe
(Mikrogefüge
Rasterelektronenmikroskopie,
Röntgenanalytik,
Differential-Thermoanalyse
Thermogravimetrie, Computertomografie, Chemische Analytik)"
Dr. Gert Schmidt (TU Bergakademie Freiberg, IKGB)
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und
und
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"Bewertung des Mikrogefüges feuerfester Baustoffe (Körnungsanalyse, Dichte und Rohdichte,
Porengefüge, Gasdurchlässigkeit, Festigkeit, E-Modul, Schallemission und Schalllaufzeit)"
Dr. Gert Schmidt (TU Bergakademie Freiberg, IKGB)
"Bewertung
temperaturabhängiger
Eigenschaften
(Feuerfestigkeit,
Heißfestigkeit,
Druckerweichen, Druckfließen, reversible und irreversible Wärmedehnung und
Temperaturwechselbeständigkeit)"
Doz. Dr. Joachim Ulbricht (TU Bergakademie Freiberg, IKGB)
"Messung der Strahlungseigenschaften feuerfester Werkstoffe"
Prof. Dr. Wolfgang Bauer, Alexander Moldenhauer (Universität Duisburg-Essen, Lehrstuhl
Energieeinsatz/Feuerfeste Baustoffe)
"Einsatz von FF-Materialien im Stahlguss und ihre Probleme im Edelstahlwerk Schmees GmbH,
Pirna"
Dr. Wolf-Dieter Jentzsch (Edelstahlwerke Schmees GmbH, Pirna)
"Recycling von FF-Material und deren prüftechnische Bewertung"
Frank Richter (Horn GmbH & Co. KG, Wenden-Hünsborn)
"Bewertung von Korrosionsvorgängen (Korrosion und Erosion, Kontaktreaktionen, Tiegel- und
Aufstreuverfahren, Stabtest, halbtechnische Modellverfahren, großtechnischer Einsatz und
Bewertung, Gas- und Metallkorrosion)"
Dr. Harald Seifert (TU Bergakademie Freiberg, IKGB)
"Darstellung neuer Inspektionsmöglichkeiten für industrielle Thermoprozessanlagen"
Dr. Matthias Werschy, Werner Vieweg (DBI-GUT, Freiberg)
"Zusammenhang zwischen verschiedenen Messverfahren zur Aufklärung des Element- und
Mineralphasenbestandes"
Rüdiger Köhler (Keramikinstitut KI GmbH, Meißen)
"Prüfverfahren für Hochtemperaturwille und Feuerleichtsteine"
Dr. Vera Finke, Heidi Zimmermann (Rath GmbH, Meißen)
"Das Freiberger Berg- und Hüttenwesen und das Meißner Porzellan"
Dr. Bernd Ullrich (TU Bergakademie Freiberg, IKGB)
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Professur für Glas- und Emailtechnik
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4 Professur für Glas- und Emailtechnik
4.1 Publikationen
Weigand, R., Hessenkemper, H., Rössel, A.-K., Tritschel, D.: Lowering of the Refractory Corrosion in
High-temperature Processes. refractories worldforum 6 (2014), S. 73-75.
Matthes, S., Stoyan, D.: Planar sections through three-dimensional line-segment processes. Image
Analysis & Stereology 32 (2014) S. 55-64.
Al Hamdan, K., Hessenkemper, H., Schumann, A., Mütze Th., Peuker, U: CAKING OF GLASS
BATCHES DURING STORAGE IN RAW MATERIALS SILO. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD
2014, Aachen, 28.-30.05.2014, Poster.
Bruntsch, R., Hessenkemper, H.: BLACK GLASS FOR NEW ENERGIES. 1st Joint Meeting of DGG ACerS GOMD 2014, Aachen, 28.-30.05.2014, Vortrag.
Erler, H., Dunkel, S., Häußler, F., Neubert, M., Werner, M., Hessenkemper, H.: CORROSION
RESISTANT CONCRETE. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD 2014, Aachen, 28.-30.05.2014,
Poster.
Franke, M., Osthoff-Petrasch, T., Hubrich, M., Hessenkemper, H.: SELBSTFLIESSENDE
FUGENMASSE FÜR DEN EINSATZ IN SCHMELZWANNEN. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD
2014, Aachen, 28.-30.05.2014, Poster.
Groß, M., Hubrich, M., Hessenkemper, H.: NEW SEPARATING POWDERS FOR FLAT GLASS - AN
INNOVATION IN THE FIELD OF CORROSION PROTECTION. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS
GOMD 2014, Aachen, 28.-30.05.2014, Poster.
Hötzel, M., Hessenkemper, H.: SURFACE REFINEMENT OF MASS GLASS PRODUCTS. 1st Joint
Meeting of DGG - ACerS GOMD 2014, Aachen, 28.-30.05.2014, Poster.
Kretschmer, M., Börner, T., Matthes, S., Hessenkemper, H.: OPTIROLL - OPTIMIZATIONS IN THE
ROLLING PROCESS OF FLAT GLASS. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD 2014, Aachen, 28.30.05.2014, Poster.
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Lüpfert, M., Hessenkemper, H.: DEVELOPMENT OF A SOLAR COLLECTOR MADE OF GLASS. 1st
Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD 2014, Aachen, 28.-30.05.2014, Poster.
Matthes, S., Groß, M., Hübner, L., Ryssel, J., Hessenkemper, H.: LOW-COST FIBER-REINFORCED
AUTOCLAVED AERATED CONCRETE. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD 2014, Aachen, 28.30.05.2014, Poster.
Matthes, S., Kretschmer, M., Börner, T., Hessenkemper, H.: OPTIROLL – OPTIMIZATIONs IN THE
ROLLING PROCESS OF FLAT GLASS. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD 2014, Aachen, 28.30.05.2014, Poster.
Ryssel, J., Hessenkemper, H.: HIGHLY POROUS ENAMEL. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD
2014, Aachen, 28.-30.05.2014, Poster.
Weigand, R., Hessenkemper, H., Rössel, A.-K., Tritschel, D., Kühne, R.: LOWERING OF
REFRACTORY CORROSION FOR GLASS PRODUCTION. 1st Joint Meeting of DGG - ACerS GOMD
2014, Aachen, 28.-30.05.2014, Poster.
4.1.3 Patentanmeldungen
Groß, M.: "Verwendung von Sauerstoffverbindungen des Aluminiums als Korrosionsschutzmittel sowie
Trennmittel für Kalk-Natron-Silikat-Gläser". PCT/EP2013/071257 vom 17.04.2014.
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4.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte
- Veredelung von Feuerfestmaterial
Laufzeit:
Partner:
Dr.-Ing. R. Weigand / Dipl.-Wirt.-Ing. A.-K. Rössel /
Dipl.-Ing. D. Tritschel
10/2012 – 09/2014
Projektträger Jülich
Motivation
Im Rahmen des Projektes ancorro soll eine interdisziplinäre Firma ausgegründet werden, welche
Schlüsseltechnologien für die Glasindustrie anbietet. Die stark industrienahe Forschung am Lehrstuhl
für Glas- und Emailtechnik der TU Bergakademie Freiberg und die bestehenden
Forschungsergebnisse auf dem Gebiet Feuerfest-Glasschmelze sollen im Zuge dieser Ausgründung
Marktreife erlangen. Einem Behälterglaswerk mit einer Tagestonnage von 250t und einem
Jahresumsatz von ca. 30 Millionen EUR entsteht durch diese Technologie ein Einsparpotential von
drei Prozent oder bei Anpassung der Paramater und damit höherer Tonnage eine zusätzliche
Umsatzerhöhung von bis zu 18%. Vor allem vor dem Hintergrund, dass kaum nennenswerte Gewinne
am jeweiligen Werk bzw. Standort erzielt werden, birgt dies die Möglichkeit und Chance zur
Standorterhaltung durch Technologievorsprung.
– glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. M. Groß /
Dipl.-Math. S. Matthes / Dipl.-Ing. J. Ryssel / Dipl.-Ing. L. Hübner /
Dipl.-Ing. D. Tritschel
11/2011 – 10/2014
Sächsische AufbauBank (ESF)
Motivation
Die ESF-geförderte Nachwuchsforschergruppe beschäftigte sich mit der Glasfaserverstärkung von
Porenbeton. Dabei wurden drei Hauptziele verfolgt:
1.
Homogene Einbringung der Fasern in die Porenbeton-Emulsion
2.
Oberflächenvergütung von konventionellen Glasfasern zur Verbesserung der Alkaliresistenz
3.
Mathematische Simulation der Wechselwirkung zwischen Fasern und Porenbetonemulsion
während des Abgieß- und Treibvorgangs
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Im Projekt konnte eine Technologie zur homogenen Einbringung der fasern entwickelt werden.
Faserverstärkter Porenbeton zeigt eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.
Diese ist nicht nur auf die Aufnahme der Zugspannungen im Belastungsfall zurückzuführen, sondern
vorwiegend auf eine Stabilisierung des Gefüges im Grünkuchen während des Treibvorganges.
Die Oberflächenbehandlung von Fasern konnte erfolgreich durchgeführt werden und führte zu einer
signifikanten Verbesserung der Alkalibeständigkeit. Die Aufbringung ist online während der
Faserherstellung möglich.
Die mathematische Simulation ermöglicht die Vorhersage von Porenstruktur und Faserverteilung von
Porenbeton während des Treibvorganges. Durch Messungen mit einem µ-CT konnte gezeigt werden,
dass die in der Simulation ermittelten Daten sehr gut mit realen Porenbetonproben korrelieren.
Schaumglas-Email-Paneele
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. S. Hönig
04/2012 - 10/2014
Omeras GmbH, Lauter; BMWi
Motivation
Es wurden die Varianten Emaillieren als Fügetechnik (1), Löten als Fügetechnik (2) und
Schaumemaillierung (3) untersucht. Bei Variante 1 kommt es trotz sehr langer Abkühlung zu
zerstörenden Spannungsrissen, außerdem schäumt das Schaumglas trotz kurzer Brennzeit auf. Bei
Variante 2 wurden zunächst verschiedene niedrigerweichende Gläser untersucht und als niedrigste
Brenntemperatur 550 °C gefunden. Um rissfrei und schnell löten zu können, wurden
Alternativmaterialien zum Schaumglas gesucht und mit Vermiculit und Reapor eine industrietaugliche
Lösung gefunden. Bei Variante 3 wurde zunächst mit bekannten Schäumern gearbeitet und die
Parameter für den Emailschlickers optimiert. Es konnten Dicken bis zu 15 mm erreicht werden,
allerdings nur bei waagerechtem Schlickerauftrag. Deshalb wurde dem Schlicker Schaumglasgranulat
zugesetzt. Damit wird er versteift und es kann in senkrechtem Auftrag gespritzt werden. Trotz noch
geringer Schichtdicke wurde eine gute schalldämpfende Wirkung erzielt, auch können damit
gebogene Paneele emailliert werden. Damit wurden zwei Möglichkeiten für neue Technologien der
Versteifung von Paneelen ohne Organika aufgezeigt. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
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Schwarzglas für solare Anwendungen
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. habil. R. Bruntsch
08/2012 - 11/2014
BMBF - DLR
Motivation
Ziel des Projektes war es, ein neuartiges Substratmaterial für die Fertigung von effizienten und
kostengünstigen Dünnschichtsolarmodulen zu entwickeln und die Zusammenarbeit mit der RChTU zu
reaktivieren.
Derzeit wird herkömmliches Floatglas als Trägermaterial für Dünnschichtsolarmodule verwendet. Die
Temperaturen für die Abscheide- und Epitaxieprozesse bei der Herstellung der Module sind auf
max.500 °C begrenzt. Bei höheren Temperaturen könnten Strukturen erzeugt werden, die die
Solarausbeute erhöhen und die Effizienz der Solarmodule verbessern. Eine Glaszusammensetzung
im System CaO-Al2O3-SiO2 würde eine höhere Temperaturbelastung vertragen benötigt aber mehr
Energie für seine Produktion. Dies verteuert die Gläser im Vergleich zu Floatglas. Im
Wissenschaftsbereich durchgeführte Forschungsarbeiten zeigten, dass sich aus Industrieabfällen
(Schlacken) Gläser mit vordefinierten Eigenschaften erschmelzen lassen. Die hergestellten Gläser
weisen dabei trotz unterschiedlicher Zusammensetzungen (unterschiedliche Hersteller)
gleichbleibende chemische und physikalische Eigenschaften auf. Das erlaubt es, die erhöhten Kosten
für Energie und Rohstoffe bei der Herstellung von Alumosilikatgläser zu kompensieren.
An der Russischen Chemisch-Technologischen Universität wurde in den siebziger Jahren ebenfalls
intensiv an sogenannten Schlackenvitrokeramiken geforscht. Als Ausgangsrohstoff diente ebenfalls
Schlacke aus metallurgischen Prozessen.
Im Rahmen der Anbahnungsmaßnahmen soll die wissenschaftliche Zusammenarbeit der TU
Bergakademie Freiberg mit der Russischen Chemisch-technologischen Universität Moskau, die schon
vor der Wende bestand, wieder aufgebaut und vertieft werden. Die Institute beider Universitäten
forschen und befassten sich in der Vergangenheit mit der Technologie der Wiederverarbeitung und
Verwendung von Abfallstoffen für die Herstellung von neuen Glasprodukten. Diese Verfahren und die
dabei gewonnenen Erfahrungen sollen genutzt werden, um möglichst schnell ein Substratmaterial für
die Photovoltaik zu entwickeln und zu produzieren. Die Herausforderung besteht in der Anpassung der
Eigenschaften an die Erfordernisse der Photovoltaik und in der Entwicklung einer Technologie, die die
Herstellung dünner leichter Gläser erlaubt.
Machbarkeitsstudie
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. S. Hönig
12/2013 - 06/2014
Schunk Sintermetalltechnik GmbH
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Prädiktive Prozesssteuerung für regenerative U-Flammen Glasschmelzwannen auf Basis
modularer Modelle innerer Energieflüsse und Stoffbilanzen zur Optimierung von
Energieverbrauch und Ausbeute
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr. S. Wiltzsch / T. Abt /
Dipl.-Ing. A. Wagner / Dr. K. AlHamdan / Dipl.-Ing. S. Pinka /
Dr. K.-D. Schicke / Dipl.-Math. S. Matthes
01/2012 - 06/2014
STG Cottbus
Motivation
Prädiktive Prozesssteuerung für regenerative U-Flammen-Glasschmelzwannen auf Basis modularer
Modelle innerer Energieflüsse und Stoffbilanzen zur Optimierung von Energieverbrauch und
Ausbeute.
Im Gegensatz zu vorhandenen Lösungen ist es das Ziel der prädiktiven Prozesssteuerung von
Glasschmelzwannen den Energieeintrag in die Glasschmelze als Funktion des Massenstroms zu
regeln und damit auf einem bestimmten Niveau zu halten. Es ergibt sich daraus, dass keine rein
empirischen Ansätze zur Modellierung verwendet werden sollen. Dies bedeutet, dass die Verwendung
von Modellen ohne Bezug auf die Physik abzulehnen ist. Im gleichen Maße wird auf die reine,
systemtheoretische Modellierung des Prozesses verzichtet, da hierbei die Bewertung des Faktors
Energieeintrag ins Glas / in den Glasschmelzofen nicht beachtet wird.
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Analyse und Strategien zum Verringern von Anbackungen bei der Lagerung von
Mehrstoffsystemen insbesondere Glasgemenge im Rohstoffsilo
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. K. Al Hamdan
05/2013 - 04/2016
Institut für Mechanische Verfahrenstechnik/TU Bergakademie Freiberg
AiF Projekt GmbH
Motivation
Die Zeitverfestigung der Komponenten im Rohstoff-Gemengesilo führt bei der Glasherstellung häufig
zu Betriebsstörungen. Aus diesem Grund wurde im Rahmen eines AiF-geförderten Projekts das
Anbackungsverhalten von Mehrstoffsystemen während der Lagerung untersucht. Schwerpunktmäßig
sind an Glasgemengen verschiedener Zusammensetzung die Einflüsse von Temperatur und
Feuchtigkeit auf das Zeitverfestigungs- und Wandreibungsverhalten erforscht worden. Dabei wurden
kritische Gemengebestandteile, -zusammensetzungen, Prozess- und Silogestaltungen zu
identifizieren sowie anschließend Empfehlungen für das störungsfreie Austragen des Glasgemenges
erarbeitet. Für die Vermeidung von Anbackungen im Silo konnten aus den Ergebnissen der XRD- und
kalorimetrischen Untersuchungen zwei Lösungswege entwickelt werden:

Lagern des Gemenges > 40 °C
Hierbei ist bei Transport und Lagerung ein homogenes Temperaturfeld oberhalb 40 °C zu
gewährleisten. Ziel ist die Vermeidung von kalten Stellen, an denen sich Hydrate bilden.

Lagern des Gemenges < 40 °C
Ist die Lagerung bei Temperatur > 40 °C nicht möglich, kann die Anbackung durch Zerstörung der
gebildeten Feststoffbrücken nach Ablauf der Reaktion beispielsweise durch einen verlängerten
Mischvorgang vermieden werden.
Innovatives Calciumsilicat-Material für Formgebung und Veredelung von Glaswerkstoffen für
neuartige Solarthermie- und Photovoltaik-Anwendungen
Laufzeit:
Projektträger:
Partner:
Dipl.-Ing. K. Häußler / Dipl.-Ing. M. Lüpfert
05/2013 - 04/2015
AiF Projekt GmbH (ZIM-Kooperationsprojekt)
Calsitherm Verwaltungs GmbH, Bad Lippspringe
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Jahresbericht 2014
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Motivation
In diesem Projekt sollen Calciumsilicat-Materialien entwickelt und erprobt werden, die völlig neue
Wege zur Verwendung, Formgebung und -veredelung von Glaswerkstoffen zum innovativen Einsatz
für die Solarthermie und Photovoltaik ermöglichen. Die anvisierten Zielstellungen betreffen einerseits
Formenmaterialien aus Calciumsilicat-Werkstoff für die Herstellung von Schaumglasformkörpern für
Solarmodule und anderseits Calciumsilicat-Platten für den Transport und die Veredlung von heißem
Flachglas mit geringerer Dicke als bisher produktionstechnisch möglich. Die Projektideen zur
Umsetzung sind hierbei, Calciumsilicatmaterial mit besonderen Anwendungsparametern (z.B.
Rohdichte, Porosität, Festigkeit, Mikrowellendurchlässigkeit, Korrosionsbeständigkeit) zu entwickeln,
um Solarkollektoren wesentlich material- und kostengünstiger unter dem Aspekt einer effizienten
Ressourcenverwendung herstellen zu können. Schwerpunkt im Teilprojet INSOL-IKGB sind die
Entwicklung der Herstellungstechnologien sowie die Materialanalytik des Calciumsilicat-Materials.
Hochtemperaturfeste, selbstschließende Fugenmasse für den Einsatz im Industrieofen
Laufzeit:
Projektträger:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Chem. M. Hubrich
09/2013 - 08/2015
OMEGA Minerals Germany GmbH,
Ingenieurbüro Franke Glas-Technologieservice, f I glass GmbH
Motivation
Für die Abdichtung der Dehnfugen des Ofen- und Abgasraumes von Industrieöfen wird ein
hochtemperaturbeständiges selbstschließendes Dichtungsmaterial gefordert, welches das thermische
Dehnungsverhalten des Zustellungsmaterials beim Aufheizen durch mechanisches Nachgeben
kompensieren kann und bei Betriebstemperatur eine vollständige und dauerhafte Abdichtung für die
Materialqualität ermöglicht. Geopolymerschäume sind mineralische Massen, welche
Schäumeigenschaften besitzen und temperaturabhängig reagieren. Die Gefügestruktur der
Fugenmasse soll dem Aufheizvorgang angepasst werden und bei Erreichen der Betriebstemperatur
eine Abdichtung mit geringer, geschlossener Porosität aufweisen. Das Fugendichtungsmaterial soll
zunächst für die jeweils typischen hochtemperaturabhängigen Reaktionsbereiche Silica und bei
positiven Ergebnissen anschließend auch für Aluminium-Zirkon-Silicat oder Magnesit eingestellt sein,
und für den instationären Temperaturzustand kompressible, mechanische Eigenschaften und für den
stationären Hochtemperaturzustand stabile Dichtungseigenschaften aufweisen.
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Regelbarer Flächenbrenner in Reinraumanwendungen
Laufzeit:
Projektträger:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Math. S. Matthes /
Dipl.-Ing. M. Kretzschmer / Dipl.-Ing. T. Voland
04/2014 - 03/2016
Ernst Pennekamp GmbH & Co. OHG
Motivation
Das Projekt umfasst die Erforschung und Entwicklung eines auf Basis von Erdgas betriebenen
Durchlaufofens speziell für die Pharmaindustrie. Das Projekt beinhaltet als Schwerpunkt die
Neuentwicklung eines Brennersystems, welches den spezifischen Restriktionen der Pharmaindustrie
gerecht wird.
Zu den wesentlichen Aufgaben in diesem Projekt gehört die Entwicklung einer neuen
Brennertechnologie, so sollen mehrere Stahlrohre mit nur einem Hauptbrenner betrieben werden.
Dabei gilt es in der Entwicklung die konstruktive Umsetzung der Beheizung zu erarbeiten sowie die
passenden Werkstoffe für die einzusetzenden Stahlrohre zu bestimmen. Außerdem werden
Simulationen des Temperaturfeldes vorgenommen, die für die Steuerung des Brenners unabdingbar
sind. Weiterhin soll der entwickelnde Brenner in einen Versuchsträger eingebunden sowie in diesem
getestet werden.
Das fertige Produkt soll auf nationalen sowie internationalen Märkten vertrieben werden. Dabei wird
ein Verkaufspreis von ca.150.000€ angestrebt.
CorReCon - Korrosionsbeständiger Beton aus Abfallprodukten
Laufzeit:
Projektträger:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dip.-Ing. H. Erler / Dip.-Ing. A. Wehner /
Dip.-Ing. S. Dunkel / Dip.-Ing. M. Neubert / Dip.-Ing. F. Häußler /
M.Sc. M. Werner
12/2013 - 03/2015
Sächsische AufbauBank, ESF
Motivation
CorReCon ist seit Dezember 2013 aktiv und beschäftigt sich mit der Verbesserung der chemischen
Widerstandsfähigkeit von zementgebundenen Werkstoffen. Dabei kommen Reststoffe aus der
Glasindustrie zum Einsatz, welche sonst kostenintensiv entsorgt werden müssten. Durch die
Kombination aus erhöhter chemischer Beständigkeit und umweltfreundlichem Reststoffrecycling soll
ein neuer, innovativer und kostengünstiger Baustoff mit erhöhter Lebensdauer entstehen.
Dieses Projekt wird gefördert aus Mitteln des europäischen Sozialfonds und des Freistaates Sachsen.
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Thermochemisches Härten dünner Gläser
Laufzeit:
Projektträger:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. T. Voland
11/2012 - 02/2015
SOF Equipment GmbH
Motivation
Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Prozesstechnologie aus einer Kombination von
thermischen und chemischen Vorspannen, um ein Glas zu erzeugen, das höhere Festigkeitswerte als
rein thermisch verfestigtes Glas erreicht, höhere Mikrohärte, Kratzfestigkeit und hydrolytische
Beständigkeit aufweist und bei dessen Herstellung im Chargenbetrieb Taktzeiten von höchstens 10
bis 20 Minuten benötigt werden. Dabei sollen handelsübliche Massengläser zum Einsatz kommen.
Es soll ein Prozess sowie eine thermochemische Härteanlage entwickelt werden, der die
Behandlungsdauer bei einer moderaten Erhöhung der Bruchfestigkeit im Vergleich zum thermischen
Vorspannen minimiert, sowie weitere Eigenschaften verbessert. Dünne hochfeste, preiswerte Gläser
werden in vielen Anwendungsgebieten, wie beispielsweise die Herstellung von schusssicheren
Gläsern, dünnen Fenstergläsern für Gebiete mit hoher Windlast oder als mittlere Scheibe im DreifachIsolierglas eingesetzt.
Entwicklung einer Glass Bowl integriert in ein Waschtischsystem für den zivilen Luftfahrtbereich
Laufzeit:
Projektträger:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. T. Börner
07/2013 - 06/2015
SCHÜSCHKE GMBH & CO. KG
Motivation
Von den verschiedenen Fluggesellschaften wird vermehrt der Wunsch geäußert, dass in den
Bordtoiletten der Business und First Class Waschtischsysteme mit echten Glaswaschbecken (Glass
Bowls) verbaut werden sollen. Da im Bereich von Passagiermaschinen sehr hohe Anforderungen an
die Sicherheit aller verbauter Komponenten und Systeme gestellt wird, konnte dieser Wunsch bisher
nicht erfüllt werden. Damit den Flugzeugbauern und somit auch den Fluggesellschaften zukünftig eine
qualitativ hochwertige und ästhetische Lösung zur Verfügung steht, wollen die Kooperationspartner
Schüschke und IKGB das vorliegende Entwicklungsvorhaben durchführen. Innovatives Ziel des
Kooperationsprojektes ist die erstmalige Realisierung eines Waschtischsystems für
Passagierflugzeuge mit einem freistehenden Waschbecken aus Glas. Hierbei sollen dann auch die
Grenzen des Glaswaschbeckens in der zivilen Luftfahrt definiert werden. Damit diese Entwicklung
innerhalb des Vorhabens realisiert werden kann, sind zum einen das neue bruchsichere
Glaswaschbecken und dessen Herstellungsverfahren sowie zum anderen der Gesamtaufbau des
Waschtisch- Systems und der Befestigungseinheit für das Waschbecken zu entwickeln.
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Berührungsloser Transport von Flachglas im Temperaturbereich von 550 bis 800 °C durch
Ultraschallleviation
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. M. Kretschmer
05/2014 - 04/2016
Ernst Pennekamp GmbH & Co. OHG, BMWi
Motivation
Für das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik der TU Bergakademie Freiberg stellt die
Entwicklung des berührungslosen Handlings von Glas im heißen Zustand ein neues Forschungsgebiet
dar. Bisher stand die Alternative dieses Themas im Fokus des Instituts, aber auch in der Glasindustrie
generell: Die Optimierung des Kontaktes zwischen heißem Glas und den Handling- bzw.
Formgebungsmaschinen. Diese Optimierung des Kontakts stößt jedoch vor allem in den Temperaturbzw. Viskositätsbereichen des Klebens an seine Grenzen. Das berührungslose Handling hat gerade in
diesem Zusammenhang das Potential, die Glasindustrie für die Zukunft zu rüsten. Oftmals unterliegen
Limitierungen seitens eines Glasproduktes nicht den materialtechnischen Eigenschaften des
Endprodukts sondern den Glaseigenschaften während der Herstellung. Aufgrund der Neuartigkeit der
Technologieanwendung bei der Glasherstellung / dem Glastransport, steht eine Vielzahl von
relevanten Messungen aus. In diesem Zusammenhang ist vor allem das strukturelle
temperaturabhängige Verhalten des Glases in Folge der Einwirkung des Ultraschalls zu nennen.
Mehrstufiges Walzen von dünnem Glas mit Vorformung aus der Schmelze
Laufzeit:
Projektträger:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. M. Kretschmer
03/2013 - 07/2015
Fickert + Winterling Maschinenbau GmbH
Motivation
Die Technologie des Glaswalzens ist bereits mehr als 200 Jahre bekannt, wurde aber durch den
Floatprozess an den Rand gedrängt. Im Zuge der Energieeinsparungen und Senkung der
Investitionsmittel wird dieses Verfahren wieder sehr interessant. Aber nicht nur ökonomische Vorteile
sichern die Daseinsberechtigung dieser Technologie, die Möglichkeit nahezu beliebige Strukturen in
die Glasoberflächen einzuwalzen bietet designtechnisch ein breites Anwendungsfeld. Der
Lichtfalleneffekt für die Wirkungsgradsteigerung von Photovoltaik sowie Solarthermie Modulen
gehören selbstredend dazu. Das Bestreben der Branche „Solarthermie / Photovoltaik“ den
gestiegenen Kostendruck zum Teil auf die Zulieferer abzuwälzen, zwingt die Glasindustrie zu
Innovationen, welche in zurückliegenden Zeiten aufgrund mangelnder Notwendigkeit nicht
vorangetrieben wurden. Das Bestreben, Kosten durch Materialeinsparung zu senken, setzt sich
zunehmend durch, hier die Reduzierung der Glasdicke. Das Ziel des Projektes ist es daher eine
Walzanlage zu entwickeln und zu testen mit der die Herstellung von dünnem Walzglas möglich ist.
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4.3.1 Ingenieurpraktika und Bachelorarbeiten
Absenkung der Feuerfestkorrosion durch Emailschmelzen
Verfasser:
Betreuer:
Torsten Lorenz
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. R. Weigand
Dr. F. Loncke (Pemco Int./Belgien)
Qualification of secondary materials for ASCEM® cement
Verfasser:
Betreuer:
Alice Beckert
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. R. Weigand
Dr.-Ing. A. Buchwald (ASCEM B.V., Niederlande)
Porous Glass
Verfasser:
Betreuer:
Christin Gruhle
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Chem. M. Hubrich /
Dipl.-Ing. M. Groß
M.Sc. Th. Ketelaar / M.Sc. E. Wage (Phillips Winschoten, Niederlande)
Prozessanalyse bei der Kapillarrohrherstellung unter der Maßgabe der
Innendurchmesserstabilisierung
Verfasser:
Betreuer:
Philipp Erdmann
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. M. Kretschmer
Zusammenfassung:
Die Bachelorarbeit befasste sich mit einer Prozessanalyse bei der Kapillarrohrherstellung. Hierbei
wurden die relevanten Einflussgrößen auf die Finale Geometrie (Kapillardurchmesser;
Außendurchmesser sowie rückwärtiger Emailspiegel) herausgestellt. Weiterer Bestandteil der Arbeit
war eine umfassende Messmittelanalyse im Werk um die Einflussgrößen klar quantifizieren zu
können.
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4.3.2 Kleine Belege (2. Studienarbeit)
Bereitstellung einer flüssigen Phase für den Leidenfrost-Transport dünner Gläser
Verfasser:
Betreuer:
Johannes Schulz (Verfahrenstechnik)
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. M. Lüpfert
Untersuchungen zum Einfluss des nachträglichen chemischen Härtens auf die thermische
Vorspannung von Kalk-Natron-Silikatglas
Verfasser:
Betreuer:
Tobias Rosowski
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. T. Voland
Untersuchungen zum chemischen Härten von Kalk-Natron Silikatglas mit Lithiumsalz-schmelzen
und Kaliumsalzschmelzen
Verfasser:
Betreuer:
Lisa Krebs
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. T. Voland
Minimierung des Benetzungsverhaltens von Glasuren auf Brennkassetten bei der
Dachziegelherstellung
Verfasser:
Betreuer:
Benjamin Lomtscher
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. D. Tritschel
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4.3.3 Diplomarbeiten/Masterarbeiten
Entstehung von gasgefüllten Hohlräumen in sauren, magmatischen Gesteinen
Verfasser:
Betreuer:
Stephanie Danzig
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. M. Groß
Zusammenfassung:
Ziel der Arbeit war die Untersuchung der Mechanismen, die zur Entstehung von Hohlräumen in
sauren, magmatischen Gesteinen führen. Diese sind Ausgangspunkt für die Ausbildung sogenannter
Geoden. In der Arbeit wurden dazu Untersuchungen an verschiedenen Glasschmelzen durchgeführt,
welche als Modell für die saure, magmatische Schmelze diente. Durch Abkühlvorgänge unter
verschiedenen Bedingungen wurde ein definierter Spannungszustand in der Schmelze erzeugt. Diese
führte zu einer Rissbildung und bei geeigneter Temperaturführung zu einer Erweiterung der Risse.
Die Untersuchungen lieferten wertvolle Hinweise auf die Vorgänge in sauren magmatischen
Schmelzen.
Technologieentwicklung von Schaumemail
Verfasser:
Betreuer:
Heike Stübner
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. J. Ryssel
Zusammenfassung:
Für verschiedene Emailschlicker wurden aus der Schaumglasherstellung bekannte Blähmittel für den
Einsatz in Schlickern unter Variation von Gehalt und Brennbedingungen getestet. Die zwei besten
wurden nach den Kriterien Blähhöhe und Blasenstruktur ausgewählt und optimiert. Es wurden
verschiedene Auftragsverfahren und Stellmittel sowie der Einfluss von Korngröße und Emailart
untersucht. Durch optimale Parameter konnte die Schichtdicke auf das 3-4-fache erhöht werden. Im
Vergleich zum Trockenauftrag herrschen beim Nassauftrag völlig andere Verhältnisse, die weiter
untersucht werden sollten.
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Untersuchungen zum Umformprozess an KNS-Flachglas
Verfasser:
Betreuer:
Florian Häußler
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. T. Börner
Zusammenfassung:
Für die Herstellung einer Glass Bowl aus KNS-Flachglas wurden technologische Untersuchungen zum
Umformprozeß durchgeführt und die Prozeßparameter optimiert.
Untersuchung zur Abwasserproblematik bei der Bearbeitung von Chalkogenidgläsern
Verfasser:
Betreuer:
Marta Hirko
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. habil. R. Bruntsch
Dr. rer. nat. R. Haseneder (TUN, TU Bergakademie Freiberg)
Zusammenfassung:
Der zunehmende Einsatz von Infrarottechnik führt zu einem erhöhten Bedarf von Systembauteilen
aus Chalkogenidgläsern. Das wiederum erfordert den Ausbau von Produktionskapazitäten dieser
eher seltenen Gläser. Da die Gläser hauptsächlich Chalkogenide (As, Sb) enthalten, entstehen bei
der Bearbeitung zwangsläufig schadstoffbelastete Abfälle. Die Arbeit analysierte den
Produktionsprozess, um diesen Abfall zu minimieren bzw. zu eliminieren. Schwerpunkt wurde auf die
Optimierung der bestehenden Reinigungsanlage der Abwässer aus den Schleif- und Polierprozessen
gelegt. Dabei wurde der Sedimentations- und Löseprozess analysiert. Mit den erhaltenen
Ergebnissen konnte ein Konzept für eine optimale Abwasserreinigung vorgelegt werden.
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4.4 Promotionen
Theoretische Betrachtung des Glasschmelzprozesses in Glasschmelzöfen
Verfasser:
Betreuer:
Dipl.-Ing. Sven Wiltzsch
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper
Zusammenfassung
Die Arbeit beinhaltet die theoretische Betrachtung des Glasschmelzprozesses in Glasschmelzöfen
und die Darstellung von fünf Bewertungsprinzipien zur qualitativen Bewertung von
Glasschmelztechnologien für die Abschmelz-, Restquarz- und Läuterzone. Es konnte gezeigt werden,
dass zum verbesserten Einschmelzen des Gemenges nicht nur der Energieeintrag, sondern auch der
Abtransport der neu entstehenden Schmelze intensiviert werden muss. Bei der qualitativen
Bewertung und der Auswahl von Schmelztechnologien zur Beschleunigung der Restquarzlösung
wurde dargestellt, dass der Einfluss der Schmelztechnologie auf das Verweilzeitverhalten und damit
rückwirkend auf die Effizienz der Restquarzlösezone bei der Vorauswahl von Schmelztechnologien
berücksichtigt werden muss. Für die Läuterzone wurde nachgewiesen, dass zwei teils in der Literatur
diskutierte Bewertungsprinzipien zur Läuterung von Glasschmelzen abzulehnen sind bzw. zu
überschätzten Aussagen zur Effizienz von Läutertechnologien führen.
Weiterhin konnte gezeigt werden, dass für den theoretischen Fall einer Läuterbank ohne
Konvektionsströmungen die Blasenwachstumsgeschwindigkeiten für Konstruktionen mit minimalen
Kosten im Bereich von 4-12.10-7 m/s mit möglichen Ausreißern zu 5.10-6 m/s bei Massengläsern
liegen sollten.
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Dipl.-Chem. Michael Hubrich
Herstellung und Charakterisierung modifizierter Glasoberflächen
Dipl.-Ing. Kathleen Kretschmer
Oberflächenveredelung von Faserglas
Dipl.-Ing. Michael Kretschmer
Thermisches Härten dünner Gläser
Dipl.-Ing. Marc Lüpfert
Entwicklung neuer Technologieschritte zur Herstellung optimierter Solarkollektoren aus
Schaumglas
Dipl.-Ing. Liesa Hübner
Umsetzung von oberflächenveredelnden Technologien der Massenglasindustrie
Dipl.-Ing. Thomas Voland
Glasverfestigung
Dipl.-Ing. Mathias Hötzel
Entwicklung von einer Verfahrenstechnik zur Oberflächenveredelung von verschiedenen
Massengläsern
Dipl.-Math. Sascha Matthes
Mathematische Methoden der Glastechnologie
Dipl.-Ing. Martin Groß
Glaskorrosion
Dipl.-Ing. Harald Erler
Nutzung von glasigen Reststoffen zur Optimierung von Konstruktionsmaterialien
Dipl.-Ing. Tobias Börner
Thermisches Härten von dünnem Glas
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Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper
- Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Fachausschüsse:
FA I „Physik und Chemie des Glases“
FA II „Glasschmelztechnologie“
FA III „Glasrohstoffe und Glasschmelze“
FA IV „Glasmaschinentechnik und Formgebung“
Dr.-Ing. habil. R. Bruntsch
- Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG)
Dipl.-Ing. K. Häußler
- Gründungsmitglied des Vereins MORE Freiberg e.V.
- Mitglied im Fakultätsrat der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
- Mitglied des Vereins „Haus der kleinen Forscher“ e.V.
Dr.-Ing. S. Hönig
- Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG),
Unterausschuss Glasanalyse im Fachausschuss I „Physik und Chemie des Glases“
Dr.-Ing. K. Al Hamdan
- Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG)
Dr.-Ing. R. Weigand
- Mitglied des Vereins Gesellschaft von Freunden der Glasfachschule Zwiesel e. V.
- Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft e.V. (DGG)
- Mitglieder der Jungen DGG - Finanzverantwortlicher
- Mitglied des VDI Verein Deutscher Ingenieure e.V.
Dipl.-Wirt.-Ing. A.-K. Rössel
- Mitglied des Vereins Gesellschaft von Freunden der Glasfachschule Zwiesel e.V.
Dipl.-Ing. L. Hübner
Dipl.-Chem. M. Hubrich
Dipl.-Ing. J. Ryssel
- Gleichstellungsbeauftragte der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
- Mitglied der Rektoratskommission Gleichstellung (TU Bergakademie Freiberg)
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Gründerkongress 15 Jahre EXIST – Berlin – 27.-28.03.2014
- Dr. R. Weigand
88. Glastechnische Tagung (1st Joint Meeting of DGG – ACerS GOMD) – Aachen –
25.-30.05.2014
- Prof. Dr. H. Hessenkemper, Dr. R. Bruntsch, Dr. R. Weigand
3.Glashüttentag Junge DGG – Mainz – 01.-02.10.2014
- Dr. R. Weigand
Aluminium Messe – Düsseldorf – 07.-09.10.2014
- Dr. R. Weigand
Messe GlassTec – Düsseldorf – 21.-24.10.2014
- Prof. Dr. H. Hessenkemper, Dr. K. Al Hamdan, Dr. R. Bruntsch, Dr. R. Weigand, T. Börner,
H. Erler, M. Groß, K. Häußler, M. Hötzel, M. Hubrich, M. Kretschmer, M. Lüpfert, S. Matthes,
M. Neubert, A.-K. Rössel, J. Ryssel, D. Tritschel, Th.Voland
4.7 Preise und Auszeichnungen
Nachhaltigkeitspreis "Ausgezeichnet Nachhaltig 2014" der Umweltstiftung der ostwestfälischen
Wirtschaft für gemeinsames Projekt mit Fa. Calsitherm Silikatbaustoffe GmbH:
Prof. Dr. H. Hessenkemper, K. Häußler, M. Lüpfert
Kaiserpfalz-Preis der Metallurgie: Dr.-Ing. habil. Ralf Bruntsch (beteiligt),
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper (beteiligt); Dr.-Ing. K. Al Hamdan (beteiligt)
Adolf-Dietzel-Industriepreis der DGG: Dr.-Ing. Rolf Weigand
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4.8 Pressemeldungen
Forscher starten mit Weltneuheit durch. (Artikel Freie Presse)
10.02.2014
Freiberger Forscher verbessern Qualität von Glas (MDR "Sachsenspiegel")
03.04.2014
https://www.youtube.com/watch?v=Xm0p_PgNbaQ
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Nachwuchswissenschaftler
Forschung
05.06.2014
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erhält
Adolf-Dietzel-Industriepreis
Adolf-Dietzel-Industriepreis
der
für
anwendungsorientierte
Deutschen
Glastechnischen
Gesellschaft (c) DGG
Mit dem Adolf-Dietzel-Industriepreis für hervorragende technisch-wissenschaftliche Arbeiten
ehrte die Deutsche Glastechnische Gesellschaft den Freiberger Nachwuchswissenschaftler Dr.Ing. Rolf Weigand für seine Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Standzeitverlängerung von
Feuerfestmaterial im Glasschmelzkontakt.
Die Ehrung fand im Rahmen der 88. Jahrestagung der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG)
durch Präsident Prof. Dr. Hansjürgen Barklage-Hilgefort bereits am 26. Mai in Aachen statt. Der Preis in
Form einer handgefertigten Glaspyramide ist mit 1.500 Euro dotiert und wird im Zwei-Jahres-Rhythmus
für ausgezeichnete anwendungsorientierte Forschung verliehen.
In der Begründung für die Preisvergabe verweist die DGG insbesondere auf Vorträge vor den
Fachausschüssen "Glaschmelztechnologie" und „Glasformgebungstechnologie und Qualitätssicherung"
sowie auf Konferenzbeiträge anlässlich Jahrestagung, mit denen Dr. Rolf Weigand wesentlich zum
Wissenszuwachs auf dem Gebiet der Korrosion von Feuerfestmaterial in der Glasproduktion
beigetragen hat.
„Rolf Weigand hat im Rahmen seiner Forschungsarbeiten den Grundstein zur industriellen Anwendung
für die an der TU Bergakademie entwickelten Verfahren zur Beständigkeitserhöhung von feuerfesten
Materialien gelegt und zu dieser Thematik auch im vergangenen Jahr erfolgreich promoviert,“ freut sich
Doktorvater Prof. Heiko Hessenkemper vom Lehrstuhl für Glas- und Emailtechnik, der im Jahr 1992
ebenfalls mit dem Adolf-Dietzel-Industriepreis ausgezeichnet wurde.
Die in diesem Rahmen entwickelte Veredelungstechnologie ist die Basis für das aktuell mit einer
Förderung im Programm „EXIST-Forschungstransfer“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und
Energie (BMWi) unterstützte Projekt „ancorro“, mit dem ein Team von jungen Freiberger
Wissenschaftlern um Dr. Rolf Weigand aktuell die Ausgründung aus der Bergakademie vorbereitet.
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Junioruniversität mit schlumpfenblauer Vorlesung und dem Falken im Windkanal
14.06.2014
Die schlumpfige Vorlesung bei der Junior-Uni (c) TU Bergakademie
Freiberg/Detlev Müller
Rund 300 Kinder und Eltern nahmen heute (14. Juni) Vormittag an zwei Kindervorlesungen zu
den Themen Glas und Bionik im Audimax der TU Bergakademie Freiberg teil. Wissenschaftliche
Mitarbeiter erklärten kindgerecht die Bedeutung von Glas im Alltag und seine Entstehung sowie
die Faszination Wanderfalke für die Technik. Es ist die mittlerweile 11. Junioruniversität, die sich
seit 2003 großer Beliebtheit erfreut. Parallel konnten sich heute in der Neuen Mensa
Studieninteressierte über Studienangebot und Studentenleben in Freiberg informieren.
Bei einer "Schlumpfblauen Vorlesung über Glas" lernten die Zuhörer von Schlaubi und Schlumpfine,
zwei wissenschaftlichen Mitarbeitern des Instituts für Keramik, Glas und Baustoffe, wie Glas entsteht.
An zahlreichen Beispielen zeigten sie, wo überall Glas vorkommt und warum es nicht aus dem Alltag
wegzudenken ist. Benjamin Ponitz vom Institut für Mechanik und Fluiddynamik erklärte am Beispiel des
Fluges eines Wanderfalken, wie sich der Mensch die faszinierenden Eigenschaften der Natur zunutze
machen kann (Bionik), etwa im Flugzeugbau. Denn auf den Falken, der in der Jagdphase bis zu 300
km/h erreichen kann (Durchschnittsgeschwindigkeit 100 km/h), wirken ungeheure Luftwiderstände und
dennoch verletzt sich das Tier im Sturzflug und beim plötzlichen Bremsen nicht. Die Kinder konnten an
einem Modell des Falken im Windkanal sein Flugverhalten beobachten.
Im Anschluss an die Vorlesungen konnten die Kleinsten noch bei zahlreichen Experimenten vor der
Neuen Mensa mitmachen. Indes informierten sich beim Tag der offenen Tür in der Neuen Mensa
Studieninteressenten über das Studienangebot an der nationalen Ressourcenuniversität Freiberg.
Neben Vorträgen zu den Studiengängen, Informationen zur Bewerbung, Studienfinanzierung und
Wohnraumsuche wurden Führungen und Besichtigungen der Fakultätsgebäude angeboten. Aber auch
Studentenwerk, Studentenrat, das wissenschaftliche Tauchzentrum (Scientific Diving Center) und
weitere zentrale Einrichtungen präsentierten sich.
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Neues Verfahren zum Recyceln von Röhren- und LCD-Bildschirmen entwickelt
24.06.2014
Im Laborschmelzofen werden die Materialien geschmolzen (c) TU
Bergakademie Freiberg/Institut für Nichteisenmetallurgie und Reinststoffe
Für ihr neu entwickeltes Verfahren erhalten Forscher von der Bergakademie und dem HIF heute in
Goslar den mit 50.000 Euro dotierten Kaiserpfalz-Preis.
Das Entsorgen von Röhren- und LCD-Bildschirmen birgt bis heute ein hohes Risiko für die Umwelt.
Gleichzeitig gehen wertvolle und begehrte Inhaltsstoffe wie die Metalle Indium und Zinn dabei verloren.
Die TU Bergakademie Freiberg hat zusammen mit dem Helmholtz-Institut Freiberg für
Ressourcentechnologie ein Verfahren entwickelt, wie beide Gerättypen zusammen umweltschonend
und gewinnbringend recycelt werden können. Dafür erhalten die Wissenschaftler heute den mit 50.000
Euro dotierten Kaiserpfalz-Preis der Metallurgie.
Röhrenfernseher sind heute weitgehend überholt. Die neue LCD-Technologie hat sich vor etwa zwölf
Jahren durchgesetzt, die Verkaufszahlen von Röhrengeräten sanken in Europa bis 2007 auf nahezu
null. Doch wohin mit all dem Schrott? Die Entsorgung von alten Fernsehgeräten ist problematisch, da im
Glas der Bildschirme viel Blei enthalten ist; der Bleigehalt liegt bei etwa 30 Prozent. Das birgt Risiken für
die Umwelt. Auch LCD-Bildschirme sind ein Problem für das Recycling. Schätzungen zufolge werden in
der EU bis 2018 rund 550.000 Tonnen LCD-haltige Schrotte anfallen. „In geringen Mengen enthalten sie
die wertvollen Metalle Indium und Zinn, die auf dem Weltmarkt stark nachgefragt und auch für unsere
Industrie von großer Bedeutung sind“, erklärt Prof. Dr. Michael Stelter vom Institut für
Nichteisenmetallurgie und Reinststoffe der TU Bergakademie Freiberg.
Ein wirtschaftlich tragfähiges Verfahren zum Recycling beider Gerättypen gab es bislang nicht. Am
Institut für Nichteisenmetallurgie und Reinststoffe wurde nun in Zusammenarbeit mit dem Institut für
Keramik, Glas- und Baustofftechnik und dem Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie ein
Konzept entwickelt. „Dieses neue Verfahren löst die Probleme beim Recycling der Schrotte der beiden
Bildschirmgenerationen und stellt damit eine strategisch und wirtschaftlich interessante, innovative
Lösung dar“, sagt Robert Wolf vom Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie, welches zum
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf gehört.
Dieser Lösungsansatz für das Recycling von Bleigläsern und LCDs ist sehr einfach und besticht gerade
durch diese Einfachheit. In einem einzigen pyrometallurgischen Verfahren, wobei die Bildschirme samt
Glas in einem Ofen geschmolzen werden, können beide Schrottsorten gemeinsam verarbeitet werden.
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So lassen sich die Vor- und Nachteile der beiden Schrotte kombinieren und sich gegenseitig aufwiegen.
In der Summe ergibt sich ein Prozess, in dem beide Schrotte mit einigen Additiven zusammen
geschmolzen werden. Als Produkte erhält man ein Mischglas, das als Glaskeramik genutzt werden
kann und eine bleihaltige Phase, also geschmolzenes Metall, in der alle Metalle enthalten sind. Daraus
können anschließend Indium oder Zinn wiedergewonnen werden. Es entstehen also aus bei dem
Prozess bis auf das Abgas keine weiteren Abfallstoffe. In ersten Versuchen konnte man zeigen, dass
über 80 Prozent des enthaltenen Indiums in den LCD-Monitoren zurückgewonnen werden kann. Auch
Zinn wurde bereits nachgewiesen.
Für dieses Projekt werden die Forscher heute (24.6.) mit dem Kaiserpfalz-Preis der Metallurgie in
Goslar ausgezeichnet. Der Preis ist mit 50.000 Euro dotiert. „Die Auszeichnung ist der höchst dotierte
Preis in diesem Bereich in Europa. Die Ehrung zeigt, dass die Kooperation verschiedener Institute
exzellente Forschung hervor bringen kann – alleine wäre es in dieser Form sicher nicht möglich
gewesen“, betont Prof. Dr. Michael Stelter.
„Das Geld können wir für das Projekt gut gebrauchen. Wir müssen noch untersuchen, wie weit wir bei
der Extraktion des Indiums gehen können. 80 Prozent bekommen wir schon raus, nun müssen wir die
absoluten Grenzen ausloten“, erklärt Prof. Dr. Michael Stelter. Perspektivisch wird der Einsatz des
Verfahrens in der Industrie anvisiert. Es besteht auch die Möglichkeit nach diesem Verfahren weitere
Schrotte zu verarbeiten, beispielsweise Abdeckscheiben von Solarmodulen oder LEDs mit Indium im
Kristall.
(Gemeinsame Presseinformation der TU Bergakademie Freiberg und des Helmholtz-Zentrums
Dresden-Rossendorf.)
Existenzgründer wollen auf Messe mit Weltneuheit punkten (Artikel Freie Presse)
21.10.2014
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Professur für Baustofftechnik
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5 Professur für Baustofftechnik
5.1 Publikationen
Bajrami, A., Bier, Th. A.: „Early dimensional stability of mortars as influenced by sedimentation, de-airing
and plastic shrinkage”, International Seminar on „Advanced Concrete Technology and its Applications”
(ACTA-2014), Islamabad-Pakistan September 2014, S. 11-16, ISBN 978-969-8535-27-8.
Bier, Th. A., Markja, I., Qoku, E. „Comparison of pore structure of hardened mortars based on ordinary
Portland cement and calcium aluminate cement”, 36th International Conference on Cement Microscopy,
Mailand, Italien, April 2014, S.541-551.
Bier, Th. A., Rizwan, S. A.: „Ecological, Economical and Environmental Aspects of Self-Compacting
Concrete”, International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources- Japan, Vol. 20,
No.1, April 2014, S. 12-16, ISSN 1347-9725.
Bier, Th. A., Rizwan, S. A., Krause, F.: „Different approaches in reducing the environmental impact
using self-compacting concrete”, International Seminar on ”Advanced Concrete Technology and its
Applications” (ACTA-2014), Islamabad-Pakistan September 2014, S. 1-10, ISBN 978-969-8535-27-8.
Naz, A., Rizwan, S. A., Ali, N. Z, Bier, Th. A., Ullah, H.: „Using carbon nanotubes in self compacting
paste systems”, International Conference on Construction Materials and Structures (ICCMATS-2014),
November 2014, S. 697-702, DOI:10.3233/978-1-61499-466-4-697, ISBN 978-1-61499-465-7.
Onoue, K., Tokitsu, M., Ohtsu, M., Bier, T.A.: „Fatigue characteristics of steel-making slag concrete
under compression in submerged condition”, Construction and Building Materials, Vol. 70, November
2014, S. 231-242.
Qoku, E., Bier, Th. A.: „In-Situ X-Ray investigation of the hydration process of Ordinary Portland Cement
and Calcium Aluminate Cement”, International Seminar on „Advanced Concrete Technology and its
Applications”, (ACTA-2014), Islamabad-Pakistan, September 2014, S. 23-28, ISBN 978-969-8535-27-8.
Qoku, E., Westphal, T., Bier, Th. A., Dilo, T.: „In-Situ Microstructural Investigation of Early Hydration in a
Ternary Binder“, Freiberger Forschungshefte, 65. Berg- und Hüttenmännischer Tag, B 359,
Werkstoffwissenschaft, April 2014, S. 54-58.
Qoku, E., Westphal, T., Bier, Th. A., Dilo, T.: „In-situ X-Ray diffraction analysis of early hydration of
cementitious systems and microstructural investigation with SEM“, 36th International Conference on
Cement Microscopy, Mailand, Italien, April 2014, S. 602-614.
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Jahresbericht 2014
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Rizwan, S., Ayub, M, Khalid, A. R., Bier, Th. A.: „Different mixing regimes and particle packing change
the response of self-compacting mortar systems using various secondary raw materials”, III-All Russian
International Conference on Concrete and Reinforced Concrete, Moskau, Mai 2014, Vol.5, S. 228-237.
Rizwan, S. A., Bier, Th. A.: „Applications of XRD, calorimetry and thermal analysis tachniques in the
study of hydration kinetics of high-performance self-compacting cement based systems”, International
Seminar on „Advanced Concrete Technology and its Applications”, (ACTA-2014), Islamabad-Pakistan
September 2014, S. 84-102, ISBN 978-969-8535-27-8.
Rizwan, S. A., Bier, Th. A., Akbar, R. A. A; Iqbal, H. M. I.: „Influence of CaSO4 modifications on selfcompacting high early strength grout systems”, The Third International Symposium on Design,
Performance and use of self-consolidating Concrete (SCC 2014-China), Xianan, China, Juni 2014, S.
403-409.
Rizwan, S. A, Khalid, A. R., Bier Th. A.: „Effectiveness of high-performance super plasticizers in selfcompacting paste systems (SCPs) varies with time”, III-All Russian International Conference on
Concrete and Reinforced Concrete, Moskau, Mai 2014, Vol.6, S. 115-123.
Rizwan, S. A., Khalid A. R., Bier, Th. A.: „Self-compacting mortars using locally available secondary raw
materials- a comparative study towards making SCC in Pakistan”, International Seminar on „Advanced
Concrete Technology and its Applications” (ACTA-2014), Islamabad-Pakistan September 2014, S. 7483, ISBN 978-969-8535-27-8.
Rizwan, S. A., Zaman, Q. U., Bier, Th. A.: „Study of particle packing in self-consolidating mortar systems
(SCMs)“, International Conference on Construction Materials and Structures (ICCMATS-2014),
November 2014, S. 384-390, DOI:10.3233/978-1-61499-466-4-384, ISBN 978-1-61499-465-7.
Takahashi, K., Bier, Th. A.: „Mechanisms of Degradation in Rheological Properties due to Pumping and
Mixing“, Advances in Civil Engineering Materials (ACEM) Volume 3, Issue 2, ACEM20140004,
November 2014, S. 25-39.
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Jahresbericht 2014
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Bajrami, A.; Bier, Th. A.: „Early dimensional stability of mortars as influenced by sedimentation, de-airing
and plastic shrinkage”, International Seminar on „Advanced Concrete Technology and its Applications”
(ACTA-2014), Islamabad-Pakistan, September 2014, Vortrag.
Bier, Th. A.: „Asche aus Reisschalen“, 47. Baustofftag, Aachen, 09. April 2014, Vortrag.
Bier, Th. A.: „Veränderung von Porenstruktur und Oberfläche in Zement gebundenen Werkstoffen“,
XVII. Workshop – “Modifizierung poröser Materialien”, Bad Soden, 11.-12.November 2014, Vortrag.
Bier, Th. A.; Rizwan, S. A.; Krause, F.: „Different approaches in reducing the environmental impact
using self-compacting concrete”, International Seminar on ”Advanced Concrete Technology and its
Applications” (ACTA-2014), Islamabad-Pakistan, September 2014, Vortrag.
Bier, Th. A., Markja, I., Qoku, E. „Comparison of pore structure of hardened mortars based on ordinary
Portland cement and calcium aluminate cement”, 36th International Conference on Cement Microscopy,
Mailand, Italien, April 2014, S. 541-551, Vortrag.
Krause, F., Waida, S., Bier, Th. A.: „Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher
Lagerungsbedingungen auf die Festigkeit hochfester Mörtel / Betone“, Tagung Bauchemie, Kassel, 6.-8.
Oktober 2014, Poster.
Naz, A, Rizwan,S. A., Ali, N.Z, Bier, Th. A., Ullah, H.: „Using carbon nanotubes in self compacting paste
systems”, International Conference on Construction Materials and Structures (ICCMATS-2014),
November 2014, Vortrag.
Qoku, E., Bier, Th. A.: „In-Situ X-Ray investigation of the hydration process of Ordinary Portland Cement
and Calcium Aluminate Cement”, International Seminar on „Advanced Concrete Technology and its
Applications”, (ACTA-2014), Islamabad-Pakistan, September 2014, Vortrag.
Qoku, E., Westphal, T., Bier, Th. A., Dilo, T.: „In-situ X-Ray diffraction analysis of early hydration of
cementitious systems and microstructural investigation with SEM“, 36th International Conference on
Cement Microscopy, Mailand, Italien, April 2014, Vortrag,
Rizwan, S. A., Bier, Th. A.: „Applications of XRD, calorimetry and thermal analysis techniques in the
study of hydration kinetics of high-performance self-compacting cement based systems”, International
Seminar on „Advanced Concrete Technology and its Applications”, (ACTA-2014), Islamabad-Pakistan
September 2014, Vortrag.
Rizwan S. A., Khalid A. R., Bier, Th. A.: „Self-compacting mortars using locally available secondary raw
materials- a comparative study towards making SCC in Pakistan”, International Seminar on „Advanced
Concrete Technology and its Applications” (ACTA-2014), Islamabad-Pakistan September 2014, Vortrag.
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Jahresbericht 2014
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Rizwan, S. A., Zaman, Q. U., Bier, Th. A.: „Study of particle packing in self-consolidating mortar systems
(SCMs)“, International Conference on Construction Materials and Structures (ICCMATS-2014),
November 2014, Vortrag.
Waida, S., Bier, Th. A.: „Einfluss von Fließmitteln auf das Erstarrungsverhalten hochfester Mörtel“,
Tagung Bauchemie, Kassel, 6.-8. Oktober, Poster.
Westphal, T., Bier, Th. A., Wahab, M.: „Anwendung von Data Mining Methoden zur Auswertung von Insitu-XRD-Messungen“, Tagung Bauchemie, Kassel, 6.-8. Oktober, Poster.
Development and Optimisation of SLU
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier / M. Eng. K. Takahashi
11/2003 – 10/2015
UBE Industries Tokio, Japan
Motivation
In diesem Projekt werden der Einfluss der Mischungszusammensetzung, der Hydratation und der
Mikrostruktur von Ausgleichsmörteln auf deren rheologischen Eigenschaften, Schwind-/Dehnverhalten
sowie Dauerhaftigkeit untersucht. Nachdem Herr Emoto den Einfluss von Verzögerern und
Fließmitteln und Herr Nukita den Einfluss von Polymerpulvern untersuchte, beschäftigte sich Herr
Onishi mit dem Einfluss der Sulfatquelle. Herr Takahashi untersucht die Auswirkungen des
Mischprozesses und der Pumpdistanz auf diese speziellen Systeme.
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Jahresbericht 2014
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CO2 reduced concrete using local secondary raw materials
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier / Dipl.-Ing. F. Krause
08/2011 – 12/2015
Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)
National University of Sciences & Technology (NUST)
Motivation
Die Zementherstellung ist für bis zu 10% der globalen CO2-Emissionen verantwortlich. Die
Verwendung von Aschen, Schlacken und anderen Klinkeraustauschstoffen führt zu einer Reduktion
dieser CO2-Emissionen. Art und Qualität der Klinkeraustauschstoffe variiert regional sehr stark. Ziel ist
der Transfer moderner Zement- und Betontechnologie nach Pakistan und die entsprechende Adaption
an regionale Gegebenheiten.
Netzwerk Werkstoffwissenschaft und -technologie
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier
01/2011 – 12/2015
Deutscherer Akademischer Austauschdienst (DAAD)
University Tirana, Polytechnical University Tirana, University Pristina
University Vlora, University Elbasan, State University Tetovo
Motivation
Entwicklung technischer und naturwissenschaftlicher Bereiche an den Universitäten der Region
Kosovo, Albanien, Mazedonien im Netzwerk Werkstoffwissenschaft wobei mittel- und langfristig
folgende Ziele verfolgt werden:
Lehre: Aus- und Weiterbildung der Studenten und Lehrenden vor Ort mit dem Ziel gerade die
kleineren Universitäten durch die Einbindung in das Netzwerk die Möglichkeit zu geben ihre
Ressourcen zu erweitern. Dazu soll eine stärkere Fokussierung auf die Zusammenarbeit mit den
Universitäten gelegt werden, was z.B. durch einen neuen Anlauf eines gemeinsamen
Masterstudienganges geschehen kann.
Forschung: Entwicklung einer soliden sowohl experimentellen als auch handwerklichen Basis zur
Abwicklung von F&E Arbeiten durch die einzelnen Professuren einschließlich der Expertise die
Ergebnisse entsprechen zu veröffentlichen bzw. örtlichen Unternehmen zur Anwendung zu bringen.
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Mikromechanische Modellierung des Trockenschwindens von Zementstein auf Basis der
Porengrößenverteilung und der Kapillarkräfte
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier / Dipl.-Ing. S. Waida
Prof. Dr. rer. nat. H.-J. Mögel / Dr. M. Wahab (TU Bergakademie
Freiberg, Institut für Physikalische Chemie)
09/2014 – 08/2016
Motivation
Trocknung, Schwinden und Quellen von Beton bei Variation der relativen Luftfeuchte sind mit enorm
starken Kapillarkräften verbunden und haben eine große Bedeutung für die Haltbarkeit,
Belastungsfähigkeit und damit für die Bemessung von Bauteilen. Zum Schwindungs- und
Quellverhalten von Zementstein existieren verschiedene mechanistische und semiquantitative
Modelle, in denen die Wasserbindung an die Oberfläche durch Chemisorption, Filmbildung und
Kapillarkondensation in den Poren berücksichtigt wird. In die Modellierung konnten bisher die inneren
Kräfte in den Mikro- und kleinen Mesoporen jedoch nicht ausreichend einbezogen werden, da sie
nicht mit einer makroskopischen Theorie bestimmbar sind.
Im geplanten Projekt sollen quantitative Zusammenhänge zwischen dem Verlauf der
Wasserdampfsorptionsisothermen und der Porengrößenverteilung sowie Porenform auf der Basis
einer mesoskopischen Adsorptionstheorie und von Computersimulationen ermittelt werden. Des
Weiteren soll ein mikromechanisch begründetes Modells für das Schwinden und Quellen bei Variation
der relativen Luftfeuchte erstellt und die Auswirkungen des Schwindens und Quellens auf die
Materialfestigkeit untersucht werden.
Es soll geklärt werden, wie die mechanischen Spannungen an den Wänden kleiner ganz oder nur
teilweise gefüllter Poren mit der Porengröße skalieren und von der relativen Feuchte abhängen. Der
Einfluss der Porengeometrie wird durch Kugel-, Zylinder- und Schlitzporen berücksichtigt. Aus der
erweiterten Kapillaritätstheorie und den durch Computersimulationen ermittelten Kräften soll die
Schwindung unter Verwendung des experimentell erhaltenen Kompressionsmoduls berechnet
werden. Durch geeignet formulierte Konstitutivgleichungen finden auch irreversible Effekte
Berücksichtigung. Einflüsse des Trocknungsschwindens auf Microcracking können so abgeschätzt
werden.
Der besonderen Bedeutung der Mikroporen wird in den experimentellen Arbeiten des Projekts durch
die Auswahl verschiedenartiger Zementsteine aus Portlandzement, Tonerdezement und
Hochofenzement Rechnung getragen. Dazu sind umfangreiche Messungen des
Wasserdampfsorptions- und Schwindungsverhaltens, der mikroskopischen Morphologie, der
Porengrößenverteilung und des Kompressionsmoduls vorgesehen. Für die Charakterisierung des
Mikroporenbereichs wird die Messung der Stickstoffadsorption benötigt. Auf Grundlage der
experimentellen Ergebnisse soll der Zusammenhang zwischen Porengrößenverteilung im Mikro- und
Mesoporenbereich und dem Schwindverhalten untersucht werden. Die korrespondierenden
experimentellen und theoretischen Arbeiten gestatten die unmittelbare Validierung des zu
entwickelnden mikromechanischen Modells des Trocknungsschwindens.
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5.3.1 Ingenieurpraktika
Charakterisierung der Reaktivität unterschiedlicher Anhydrite
Verfasser:
Betreuer:
Sophie Hoch
Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier /
Prof. Dr. rer. nat. habil. G. Ziegenbalg (IBZ Salzchemie GmbH & Co. KG)
Early shrinkage, pore pressure and structure development in flow-able mortars
Verfasser:
Betreuer:
Falco Schanz
Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier /
K. Takahashi (UBE Industries Tokio, Japan)
5.3.2 Diplomarbeiten / Masterarbeiten
Einfluss von Zusammensetzung und Lagerungsbedingungen auf die Festigkeit hochfester
Mörtel
Verfasser:
Betreuer:
Sandra Waida
Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier / Dipl.-Ing. F. Krause
Zusammenfassung:
Die Leistungsfähigkeit der untersuchten Spezialmörtel liegt besonders in den hohen Frühfestigkeiten.
Auf Grund dieser Eigenschaft, können Elemente oder Konstruktionen zeitnah ausgeschalt und schnell
weiter verarbeitet werden.
Um diese hohen Festigkeiten erreichen zu können, ist eine optimale Korngrößenverteilung und eine
Begrenzung des Maximalkornes auf Werte ≤ 600 µm der Rohstoffe im Mörtel oder Beton notwendig.
Des Weiteren spielt der sehr geringer Wassergehalt (W/Z ≤ 0,2) eine wesentliche Rolle. Dieser
erfordert den Einsatz hochwirksamer Fließmittel, die nicht nur Auswirkungen auf das
Verarbeitungsverhalten zeigen.
In dieser Arbeit wurden neben unterschiedlichen Zusammensetzungen auch Lagerungs-bedingungen
(Nachbehandlungen der Proben) untersucht. Hierzu wurden Prismen in trockenen, feuchten und
nassen Atmosphären bis zur Festigkeitsprüfung gelagert. Neben den Feuchtegehalten wurden auch
die Lagerungstemperaturen variiert und Autoklavbehandlungen durchgeführt. So konnten
beispielsweise die 7d Druckfestigkeiten autoklavierter Proben um etwa 60% gesteigert werden.
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5.4 Promotionen
Effects of Mixing and Pumping Energy on Technological and Microstructural Properties of
Cement-based Mortars
Verfasser:
Betreuer:
M. Eng. Keisuke Takahashi
Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier
Zusammenfassung
The concept map (flow chart) represents the 4 steps made in this doctoral work to study the effects of
mixing and pumping energy on the technological properties of cement-based mortars and on related
mechanisms for changes in these properties. The story line of this dissertation may be summarized as
follows:
1.
Point of observation: to determine through rheological analysis if shearing action can be
identified as the major cause of changes in technological properties of Portland cement-based
materials.
2.
Original hypothesis pertains to the characteristic change(s) that are explained on a physical
level by destruction of superficial layers as well as dispersion of flocculated particles.
3.
Original hypothesis pertains to the characteristic change(s) that are explained on a chemical
level by hydration kinetics, PCE adsorption and microstructural development.
4.
These physicochemical results lead finally to changes in technological properties such as a loss
in fluidity, an accelerated setting and increases in early compressive strength and in early age
shrinkage. - 111 -
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Numerous recurrent situations following mixing and pumping of mortars and concretes cause
degradation of fluidity and hardening characteristics. Which, in turn, lead to adverse effects on the
quality of workmanship and structural defects. Nonetheless, relatively little research on the mixing and
pumping energies used for the onsite transport and preparation of mortar or concrete has been
directed at the core reasons or mechanisms for changes in technological properties. This dissertation
describes and explains the effects of various mixing and pumping parameters on the mortar
characteristics in a field trial and on a laboratory scale. Observations using a rheograph revealed that
shearing action does exhibit the most pronounced influence on the characteristics of mortars during
the pumping. The performed investigations indicate that higher shearing actions, for example,
excessive mixing duration and long-distance pumping lead to reduced flowability, accelerated and
increased hydration rate, increased early compressive strength and early-age shrinkage. From these
findings, the underlying mechanism responsible for acceleration and increase of hydration rate is
pinpointed as: the increased dissolution from the active surface area due to the destruction of the
protective superficial layers of cement grains, as well as a transition from flocculation to dispersion.
The creation of new surfaces leads to further consumption of active super plasticizer in solution phase
and to subsequent degrading changes in fluidity (decreasing flowability). The degradation of fluidity
and densification of microstructure provoked by the hydration changes do increase the early age
shrinkage of mortar.
M.Sc. Ali Ahsani
Bond behavior of reinforcement in fiber reinforced lightweight aggregate concrete
M.Sc. Shahid Iqbal
Self compacting fiber reinforced lightweight concrete
M.Sc. Adrian Bajrami
Physical- chemical microstructure development during the transition from fluid to solid in
ternary binders & influence of different admixtures during transition and final stage
M.Sc. Enera Xhaferri
Development of new cement like binder from industrial solid waste via mechano-chemical
activation process
Dipl.-Ing. Franziska Krause
Charakterisierung und Optimierung bauphysikalischer Eigenschaften innovativer
Lehmbaustoffe
M.Sc. Elsa Qoku
In-situ X-ray investigation and microstructure development in cement pastes
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Prof. Dr. Thomas A. Bier
- Vorsitzender des VDI Ortsverein Freiberg
- DIN Ausschuss NA 119-05-37-01 AK „Mörtel für Beschichtungen bei der - Sanierung von
Abwasserkanälen und -leitungen“
- Mitglied des Senat – TU Bergakademie Freiberg
- Fakultätsrat der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
- Mitglied der GDCh - Fachgruppe Bauchemie
Dipl.-Ing. F. Krause
- assoziiertes Mitglied der GDCh – Fachgruppe Bauchemie
- Mitglied des VDI Ortsverein Freiberg
Dr. rer. nat. T. Westphal
- assoziiertes Mitglied der GDCh – Fachgruppe Bauchemie
RILEM TCSCM Workshop – EMPA, Dübendorf – 30. März – 02. April 2014
- Prof. Dr. Th. A. Bier
47. Aachener Baustofftag – RWTH Aachen – 09. April 2014
65. Berg- und Hüttenmännischer Tag 2014 – TU Bergakademie Freiberg – 11.- 13. Juni 2014
- E. Qoku
36th International Conference on Cement Microscopy – Mailand (Italien) – 13.-17. April 2014
- Prof. Dr. Th. A. Bier, E. Qoku, I. Markja
Hochschullehrertreffen – Kassel – 17. Juli 2014
Sommerschule Albanien – Tirana – 18. - 25. Juli 2014
Advanced Concrete Technology and its Applications (ACTA-2014) – Islamabad (Pakistan) –
30. September 2014
- Prof. Dr. Th. A. Bier, E. Qoku, A. Bajrami, F. Krause
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GDCh Tagung Bauchemie – Kassel – 6.- 8. Oktober 2014
- Dr. T. Westphal, S. Waida, E. Xhaferri, I. Markja
XVII. Workshop – Modifizierung poröser Materialien – POROTEC, Bad Soden – 11.-12. November 2014
Vorlesungen Albanien – Tirana – 13.-17. November 2014
5.7 Pressemeldungen
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Ausgewählte Forschungsergebnisse
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