In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschafter:innen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Sie definieren auch industrierelevante Forschungsprobleme. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW).
Arbeits- und Wirtschaftsminister Martin Kocher hebt die Bedeutung des neuen CD-Labors am MCL hervor: „Materialforschung ist eine wesentliche Voraussetzung für die nachhaltige und digitale Transformation - so spielen neue Materialien beispielsweise eine wichtige Rolle bei der Energiewende. Neue Anforderungen an Schadenstoleranz und Sicherheit müssen ebenso berücksichtigt werden wie immer schnellere Entwicklungszyklen für neue Materialien, gleichzeitig ermöglicht die Digitalisierung neue Prognosemethoden auf Basis von Künstlicher Intelligenz. Mit Unternehmenspartnerinnen und Unternehmenspartnern von der Materialproduktion bis zur Anwendung wirkt dieses CD-Labor durch die gesamte Wertschöpfungskette für Metalllegierungen hindurch und kann so mit seiner Grundlagenforschung verschiedensten Forschungsfragen aus den Unternehmen nachgehen und wesentlich zur Stärkung des Standortes Österreichs beitragen. Ich wünsche allen Beteiligten dabei viel Erfolg."
Ziele und Nutzen des Labors
Das Christian Doppler Labor am Materials Center Leoben (MCL) mit dem Namen „CD-Labor für Digitale Materialdesign-Richtlinien zur Vermeidung von Legierungsversprödung“ ist das erste CD-Labor des MCL, einem führenden Kompetenzzentrum auf dem Gebiet der Materialforschung und -technologie. Dr. Werner Ecker, Geschäftsführer des MCL, erklärt dazu in einem Statement: „Es freut mich, dass das MCL erstmalig ein CD-Labor gewinnen konnte. Es ist ein Erfolg beständiger Forschung auf höchstem Niveau.“
Mit dem CD-Labor möchte das Forschungsunternehmen in Verbindung mit der Montanuniversität Leoben, die ein Modul innerhalb des CD-Labors betreiben wird, die grundlegenden Mechanismen von Versprödungsphänomenen verstehen und Multiskalen-Berechnungswerkzeuge für deren Vorhersage und Vermeidung entwickeln. Dadurch sollen gezielte Strategien zur Zähigkeitssteigerung ermöglicht werden. Dies ist entscheidend, um bestehende Werkstoffe zu verbessern und an neue Anforderungen anzupassen, etwa hinsichtlich ihrer Schadenstoleranz. Darüber hinaus soll das Labor die Entwicklung neuer Werkstoffe durch digitale und beschleunigte Prozesse revolutionieren. Besonders im Kontext der Energiewende wird der Ansatz einen wichtigen Beitrag leisten, um ambitionierte Ziele zu erreichen. Das innovative Konzept des Labors kombiniert modernste Computersimulationen – von der Dichtefunktionaltheorie bis zu erweiterten Kontinuumsmethoden – mit hochauflösenden experimentellen Techniken. „Der Hauptnutzen des Forschungsprojekts liegt in der praktischen Umsetzung digitaler Materialdesign-Richtlinien. Diese werden dann von der österreichischen Stahlindustrie, sowie voestalpine Stahl GmbH, voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH & Co KG, voestalpine Wire Technology GmbH und einem Vorreiterunternehmen auf dem Gebiet Wasserstoff, nämlich EQUINOR ENERGY AS, angewendet werden, um zuverlässigere Werkstoffe für die Energiewende zu entwickeln“, erläutert Laborleiter Dr. Vsevolod Razumovskiy. Somit trägt das CD-Labor maßgeblich dazu bei, die Entwicklung von Werkstoffen für die Energiewende zu beschleunigen und die Grundlagen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft zu schaffen.
Das Forschungsfeld des neuen Christian Doppler Labors am MCL
Duktilität und Zähigkeit sind zentrale Materialeigenschaften, die nicht nur für Konstruktionswerkstoffe, sondern auch für viele Funktionswerkstoffe, wie etwa Elektrobleche entscheidend sind. Sie bestimmen das Risiko von Materialversagen während der Produktion und im Betrieb. Versprödungsphänomene, die diese Eigenschaften herabsetzen, können im schlimmsten Fall die Nutzung eines Werkstoffs unmöglich machen. In der Praxis sind zahlreiche Versprödungsphänomene, wie etwa Wasserstoffversprödung oder Flüssigmetallversprödung bekannt. Bislang wird deren Verhalten meist nur qualitativ verstanden, da ein allgemeingültiger, beschreibender Multiskalenansatz fehlt. Dies erschwert besonders die Entwicklung neuer hochfester Stähle und Nickelbasislegierungen, denn Aussagen über deren Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit können oft erst gegen Ende des Entwicklungszyklus getroffen werden – ein Umstand, der sowohl zu erheblichen Zeitverzögerungen als auch zu hohen Kosten führt. Eine schnelle und zuverlässige Vorhersage der mechanischen Eigenschaften ist jedoch essenziell, insbesondere angesichts globaler wirtschaftlicher Herausforderungen und der Klimakrise. Die Entwicklung neuer, „grüner“ Legierungen sowie die Optimierung bestehender Werkstoffe sind Schlüsselfaktoren für die Umsetzung von Technologien zur Energiewende und einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft.
Kontakt für mehr Informationen:
Dr. Vsevolod Razumovskiy
Key Scientist Computational Materials Design
Head of Christian Doppler Laboratory
Department Simulation
Tel: +43 3842 45922 - 69
Mobil: +43 676 848883 174
E-Mail: vsevolod.razumovskiy@mcl.at