Definition und Herstellung von Hochleistungswerkstoffen
Hochleistungswerkstoffe sind Werkstoffe, die durch bestimmte Zusätze und Verarbeitung verbesserte Eigenschaften aufweisen und damit in der moderne Industrie zum Einsatz kommen. Sie bewirken eine höhere Effizienz und weitere positive Eigenschaften. Hochleistungswerkstoffe bilden die Grundlage für Innovationen in Technik und sind damit in vielen Branchen unersetzbar geworden. Am Beispiel von Hochleistungswerkstoffen aus Nickellegierungen kann dies exemplarisch aufgezeigt werden. Nickellegierungen sind Werkstoffe, die wenigstens 30 Prozent Nickel beinhalten. Kombiniert man diese Legierungen mit anderen metallischen oder auch nichtmetallischen Stoffen, erhält man Produkte, die recht unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können. Zum Beispiel eine verbesserte Beständigkeit gegen Hochtemperaturen oder gegen Korrosion. Möglich sind aber auch Eigenschaften wie elektrischer Widerstand und im Besonderen magnetische Charakteristika. Hochleistungswerkstoffe werden neben der offenen Erschmelzung (gewöhnliche Technologie) zum Beispiel in einem Vakuuminduktionsschmelzofen produziert. Im Ergebnis stehen hochlegierte Edelstähle, Nickellegierungen und Superlegierungen, die besonderen thermischen und mechanischen Belastungen standhalten können.
Wo kommen Hochleistungswerkstoffe zur Anwendung?
Hochleistungswerkstoffe aus Nickellegierungen sind die Grundlage für viele Prozesse und Verfahren, die auf die sichere Beherrschung von Korrosion und hohen Temperaturen setzen. Sie kommen in der Chemie, in der Energie- und Umwelttechnik, in der Petrochemie, der Elektronik, Elektrotechnik, in Offshore- und Meerestechnik, in der Automobilindustrie, der Luftfahrt, beim Bau von Industrieöfen und in der Raumfahrt zum Einsatz. Ein gutes Beispiel für die Anwendung von Hochleistungswerkstoffen aus Nickellegierungen sind die Gehäuseteile von Gasturbinen. Hier kommen die verbesserte Temperatur- und Korrosionsfestigkeit dieser Werkstoffe voll zum Tragen. In der Automobilindustrie findet man diese leistungsfähigen Nickellegierungen unter anderem bei Abgaskatalysatoren. Bei diesen besteht bei metallischen Katalysatoren das Trägergerüst und bei keramischen Katalysatoren das Drahtgeflecht aus solchen Legierungen (Aluchrom- oder Nicroferlegierungen). Auch in Auspuffkrümmern kommen Nickellegierungen zur Anwendung. In der Luft- und Raumfahrt wiederum findet man Hochleistungswerkstoffe aus Nickellegierungen in Brennkammern moderner Gasturbinen.
Ständig veränderte Anforderungen an Hochleistungswerkstoffe
Hochleistungswerkstoffe befinden sich in einem Spannungsfeld zwischen der Weiterentwicklung der Technik, der Dynamik der Märkte und den neuen Herausforderungen durch die Industrie 4.0. Ständig ändern sich die Anforderungen, die an diese Superwerkstoffe gestellt werden. Hinzu kommt die zunehmende Digitalisierung auch in der Industrie. Schon haben viele große Unternehmen auf diese veränderten Anforderungen reagiert und Produktion und Prozesse umgestellt. Aber auch mittlere und kleinere Unternehmen sind von der Weiterentwicklung auf diesem Gebiet betroffen. Hinzu kommt, dass Hochleistungswerkstoffe, unabhängig ob es sich um Titan, legierte Edelstähle oder Nickellegierungen handelt, sehr kostspielig sind. Deshalb ist bei ihrer Herstellung und Verarbeitung viel Fachwissen erforderlich. Zum Beispiel über Korrosionstechnik, Metallwertentwicklung, Schweißen von Sonderwerkstoffen und die richtige Werkstoffauswahl
