Serienfertigung von thermoelektrischen Werkstoffen

Foto: Mangan-Silizid

Neben der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften geht es den Forschern vor allem darum, geeignete Produktionsverfahren für die Industrialisierung der Ergebnisse voranzubringen.

Die technologischen Entwicklungen zur reproduzierbaren Herstellung der Werkstoffe im Technikumsmaßstab werden über die komplette Prozesskette realisiert: von der Pulveraufbereitung – Zerkleinern, Mahlen, Fraktionieren - über die technologische Umsetzung bis hin zur prototypischen Schenkelkonfektionierung und Bauteilfertigung. Für spezielle Legierungen kommt außerdem das Verfahren des Melt Spinning zum Einsatz.

Einen aktuellen Forschungsschwerpunkt stellen Systeme mit thermoelektrischen Werkstoffen wie zum Beispiel Siliziden, Telluriden aber auch Skutteruditen für Hochtemperaturanwendungen dar, wobei Dauereinsatztemperaturen von 500 Grad Celsius angestrebt werden. Des Weiteren werden Werkstoffe für Anwendungen bei Raumtemperatur wie beispielsweise Wismuttellurid Bi2Te3 entwickelt.

Am Fraunhofer IFAM stehen mehrere produktionsnahe Anlagen für Kurzzeitsinterverfahren zur Verfügung. Von besonderer Bedeutung ist dabei das Spark Plasma Sintern (SPS), da dieses unter Zeit-, Kosten und Produktivitätsaspekten optimal für eine Serienfertigung geeignet ist. Am Institut befindet sich die erste semikontinuierliche Hochdurchsatz-Anlage in produktionsrelevanter Größe in Europa.

Darüber hinaus bietet das Institut vielfältige Anlagen zur Charakterisierung thermoelektrischer Werkstoffe (wie Seebeck-Messstand, Bestimmung elektrischer und Wärmeleitfähigkeit, mechanische Charakterisierung) ebenso wie experimentelle Möglichkeiten zur thermomechanischen Auslegung von Bauteilen und Systemen sowie deren Simulation.

COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)