Materialwissenschaft Sebastian Weber entwickelt Werkstoffe und optimiert Fertigungsprozesse
Unter anderem die Kreislaufwirtschaft steht auf der Agenda des im April neu berufenen Materialwissenschaftlers.
Die Schwachstellen von Werkstoffen verstehen, neue Materialien entwickeln und Fertigungsprozesse optimieren, um Ressourcen zu sparen – das sind die Forschungsschwerpunkte von Sebastian Weber. Zum 1. April 2020 hat er an der RUB eine Professur für Werkstofftechnik angetreten, wobei es sich um eine vorgezogene Wiederbesetzung handelt. Drei Jahre lang bearbeiten Prof. Dr. Sebastian Weber und Prof. Dr. Werner Theisen das Themengebiet in Bochum als Team.
Sebastian Weber beschäftigt sich mit metallischen Materialien, hauptsächlich eisenbasierten Werkstoffen. Er nimmt unter anderem Fertigungsprozesse in der metallverarbeitenden Industrie unter die Lupe und schaut, wo sich energetische oder stoffliche Verluste vermeiden lassen. Das Prinzip veranschaulicht er an einem Alltagsobjekt: einem Messer. „Die Klinge ist oben vielleicht zwei bis zweieinhalb Millimeter breit, in Richtung Schneide läuft sie aber spitz zu. Sie wird aus einem Stück Metall gefertigt, wobei bis zu 50 Prozent des Ausgangsmaterials abgeschliffen werden“, erklärt Weber. „Wenn man sich vor Augen hält, wie viel Material dadurch ungenutzt als Abfall endet, tut einem das richtig weh.“ Die übrigbleibenden Metallspäne mischen sich mit dem Abrieb des Schleifwerkzeugs sowie den im Prozess eingesetzten Ölen und Wasser, woraus eine schlammige Mischung entsteht.
Neue Prozesse für eine Kreislaufwirtschaft
Sebastian Weber möchte künftig neue Prozesse entwickeln, die die vier Komponenten des Schleifschlamms trennt, einem Recyclingsystem zuführt und daraus neue Produkte entstehen lässt. „In fast jedem metallverarbeitenden Unternehmen würde man Möglichkeiten finden, Material oder Energie einzusparen“, ist sich Weber sicher. „Vermutlich wird die Politik das in Zukunft auch forcieren.“
3D-Druck mit Metallpulvern
Einen Schwerpunkt in der Forschung wird die Verarbeitung von pulverförmigen metallischen Werkstoffen bilden. Solche Metallpulver werden beispielsweise für die additive Fertigung – umgangssprachlich als 3D-Druck bezeichnet – benötigt und sollen durch eine entsprechende Anlagentechnik in Zukunft auch an der RUB hergestellt und untersucht werden können. „Mit der additiven Fertigung kann man ebenfalls viele Ressourcen sparen, da weniger Material zerspant werden muss“, erklärt Weber.
Im Bereich der Grundlagenforschung interessiert sich Sebastian Weber für bestimmte Formen der Materialschädigung, beispielsweise warum Wasserstoff metallische Legierungen spröde macht. Solch unerwünschtes Verhalten der Materialien will der Forscher mit seinem Team auf der Mikrostrukturebene verstehen, um Lösungen für die Probleme entwickeln zu können. Er forscht aber auch an neuen Werkstoffen, die Alternativen zu herkömmlichen Materialien darstellen und zum Beispiel nicht mit einem so hohen Versorgungsrisiko verbunden sind; denn manche Legierungen enthalten Elemente wie Wolfram oder Kobalt, die nur in einzelnen Ländern vorkommen, wodurch es zu Lieferengpässen kommen kann.
Auch auf die Kosten von Materialien achtet Sebastian Weber: „Wenn Geld keine Rolle spielen würde, dann gäbe es für viele Probleme der Materialforschung schon eine Lösung“, sagt er. So gibt es bereits Werkstoffe, die nicht durch Wasserstoff spröde werden; aber sie sind vergleichsweise teuer. Die Bochumer Werkstofftechnikgruppe sucht nach bezahlbaren Alternativen.
