Teilnehmer M - ULV Leoben

Textile Hochleistungsfasern auf Basis
mineralischer Rohstoffe
Entwicklung von textilen Hochleistungsfasern mit besonderen Eigenschaften
Im Rahmen eines § 26-Forschungsprojektes
werden, gemeinsam mit Asamer/ASA.TEC und
der TU Wien, spezielle Hochleistungsfasern
entwickelt.
In mehreren thermisch-mechanischen Verfahrensschritten
werden ausgehend von ausschließlich
mineralischen Rohstoffen hochfeste,
besonders chemikalienbeständige Fasern mit
Durchmessern von 5 – 15 µm gewonnen. Dieses
Fasermaterial soll vor allem im konstruktiven
Bau von Sportgeräten, Flugzeugen, Booten
usw. eingesetzt werden.
Vorversuche bei ARP Leoben
Der Entwicklungsfortschritt hat bereits zum Bau von
Pilotanlagen mit industriefähigen Mustern geführt.
Die besonderen Eigenschaften dieser glasartigen Fasern
werden u.a. durch ein Produktionsverfahren in Platin-
Rhodium-Bushings, Kühlraten von mehr als 10 4 K/Sek.
sowie durch den hohen Anteil an Me 3+ -Ionen mit ähnlicher
Elektronegativität bewirkt.
Nähere Details können aus Vertraulichkeitsgründen
nicht gegeben werden.
Anton Mayer
Betriebsrat Wissenschaft
an der MUL seit: 1972
Email: anton.mayer@unileoben.ac.at
Marianne Kieninger
Projektmitarbeiterin
an der MUL seit: 2007
Email: marianne.kieninger@unileoben.ac.at
Zur Person:
Studium Eisenhüttenwesen und Gesteinshüttenwesen
1973 Dipl.-Ing.
1979 Dr.mont.
1984 Venia legendi: Keramik und Glas
15 Jahre Industrietätigkeit
Mehr als 35 Jahre Universitätstätigkeit
Zahlreiche Lehrveranstaltungen und industriebezogene
Forschungsprojekte

Makroseigerungen auf der Spur
Die Arbeit untersucht die Entstehung von Makroseigerungen um ein tieferes
Verständnis dafür zu schaffen und geeignete Anlagenparameter zu deren
Reduktion zu erhalten.
Beim Strangguss von Stahl kommt es zu Konzentrationsinhomogenitäten
(Seigerungen) über den
Strangquerschnitt. Diese Makroseigerungen stellen,
da sie eine Änderung der mechanischen Eigenschaften
und des Gefüges bewirken können, eine Qualitätsreduzierung
dar. Im Rahmen der Arbeit wird ein
Simulationstool erarbeitet, das die Entstehung von
Makroseigerungen beschreibt, wobei die dynamische
Interaktion der einzelnen Phasen (Mehrphasensimulation
mit Berücksichtigung von z.B. Nachspeiseströmung)
sowie die Strangschalenverformung zwischen
den Führungsrollen (Bulging) berücksichtigt wird.
ganz oben: Stranggussanlage (Quelle: VAI- Prospekt) sowie Simulationsgeometrie
mit den Strangschalenausbauchungen = ″Bulging″
oben: Vergleich von Simulationsergebnissen mit denen von Miyazawa 1
Zur Anwendung kommt dabei der Euler-Euler
Mehrphasenansatz des kommerziellen CFD-Softwarepaketes
(Computational Fluid Dynamics)
FLUENT/ANSYS welches am SMMP-Lehrstuhl mit
selbst erstellten Programmteilen (Usered Defined
Functions = UDF) zur Erstarrungssimulation
ergänzt wurde.
1
K. Miyazawa, K. Schwerdtfeger, Arch. Eisenhüttenwesen, 52 (1981) 415-422
2
T. Kajitani, J.-M. Drezet, M. Rappaz, Met. Mater. Trans., 32A (2001) 1479ff.
Vergleich von Simulationsergebnissen mit denen von Kajitani 2
Florian Markus Mayer
Lehrstuhl für Modellierung und Simulation
metallurgischer Prozesse
CD-Labor ″Mehrphasensimulation metallurgischer
Prozesse″
an der MUL seit: 1992
Email: florian.mayer@unileoben.ac.at
www.smmp.at.hm
Zur Person:
Studium Werkstoffwissenschaften
seit 2004: wissenschaftlicher Mitarbeiter im CD-Labor
seit 2007: HTL-Professor in Ferlach (Waffentechnik)
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
CFD ″Computational Fluid Dynamic″
Makroseigerungsentstehung beim Strangguss von Stahl

Thermodynamic Simulation of Phases
In foundry technology research, Thermo-Calc and DICTRA simulation software
are of great benefit as they can be used to perform thermodynamic and phase
diagram calculations in different multicomponent systems.
Thermo-Calc calculations are based on a range of databases
compiled using experimental data. The databases
include those necessary to investigate Steel, Al, Mg, and
Ti alloys. In recent studies the LfGK has used a TTAL5
(Al) database which enabled complex Al multi-component
diagrams to be constructed and analysed (see Fig. 1).
From this data, heat treatments were devised to aid phase
selection thereby improving the castability, corrosion resistance
and mechanical properties of as-cast parts.
The mass fraction solid/liquid during solidification,
under equilibrium or non equilibrium cooling conditions,
can also be determined and therefore the temperature
interval assessed to evaluate the semi-solid casting
capabilities of an alloy.
In addition DICTRA can be used to envisage diffusion
controlled phase transformations. It can therefore be
employed to investigate microsegregation and hot tearing
during solidification and examine the growth and
dissolution of precipitates.
Experimental results from casting practice have shown
good agreement with the simulations (see Fig. 2).
Brian McKay
Lehrstuhl für Gießereikunde - LfGK
an der MUL seit: 2003
Email: brian.mckay@unileoben.ac.at
institute.unileoben.ac.at/giessereikunde
Salar Bozorgi
Lehrstuhl für Gießereikunde - LfGK
an der MUL seit: 2006
Email: salar.bozorgi@unileoben.ac.at
institute.unileoben.ac.at/giessereikunde
Zur Person:
1997-2001: PhD, University of Oxford
2001-2002: Post-doc, UMIST
2003-2009: University Assistant, LfGK, MUL
Zur Person:
2005-2008: MSc, MUL
2008-Present: Research Assistant, LfGK, MUL

Building Collaborative Network of SMEs
The aim of this research is to offer an intuitive and methodological proposal able
to support small and medium enterprises (SMEs) in overcoming competitive
pressure and problems resulting from the globalisation phenomenon.
Intra-sectoral integration combines all public and
private actors’ distinctive assets in an effective way
to solve problems.
Collaborative Network
A proposal to build a collaborative regional network
is presented. This network should be fostered by
the interaction of all public and private actors in a
region.
The problem scope is categorised with respect to
the level of network integration:
• inter-organizational integration
• intra-sectoral integration
The inter-organisational integration can be further
sub-classified into three linked stages: two-tier
integration, chain-tier integration, and network
integration.
Operative interface of the Collaborative Network
The process model is organized in five main activities:
Collaborative Network Development, Strategy
and Planning Definition, Tactical and Operational
Management, Execution and Analysis and Knowledge
Creation.
A special focus is on the role of logistics service providers.
Carlos Antonio Meisel Donoso
Lehrstuhl Industrielogistik
an der MUL seit: 2008
Email: carlos.meisel-donoso@unileoben.ac.at
industrielogistik.unileoben.ac.at
Forschungspartner:
Universidad de Ibagué-Kolumbien
Forschungsschwerpunkte:
Factory Layout Planning
Collaborative Networks
SMEs and Sectoral Competitiveness
Zur Person:
1995: Studienabschluss Industrial Engineering an der Universidad de Ibagué, Kolumbien
1998: Studienabschluss Master of Industrial Engineering an der Universidad de los Andes, Kolumbien
seit 2007: Dissertant am Lehrstuhl Industrielogistik

Photonische Kristalle mit Unordnung
Bei realen photonischen Kristallen (PhC) ist Unordnung nicht ganz vermeidbar.
Wie wirkt sich die Unordnung auf die optischen Eigenschaften aus?
1D PhC mit absichtlich eingebauter Unordnung werden
sowohl experimentell als auch numerisch untersucht.
Die experimentellen Strukturen bestehen aus fünf Al 2
O 3
-
Keramik Plättchen. Die Oberflächen-Rauhigkeit wurde
mit aufgeklebtem Al 2
O 3
-Pulver erzeugt. Transmissions-
Spektren im GHz Gebiet für „perfekte“ (ohne Pulver)
Strukturen werden mit jenen der aufgerauhten Strukturen
verglichen.
Die Simulationen der rauhen 1D PhCs werden mit der 2D
FDTD Methode durchgeführt und über ein statistisches
Ensemble gemittelt. Es wird eine sehr gute Übereinstimmung
von Experiment und Simulation gefunden.
Quarz-Kügelchen in wässriger Lösung ordnen
sich spontan zu 3D PhC, sogenannten Opalen,
an. Es wird der Einfluss der Unordnung auf
die Bragg-Reflexion an der (110) Ebene untersucht.
Eine Variation der Kugelradien wirkt sich
erst bei sehr großer Unordnung (> 40 %) auf
die Maxima der Reflexion aus. Bei positioneller
Unordnung wirken sich nur Verschiebungen
aus der (110) Ebene heraus aus. Erst 20 %
Leerstellen bewirken eine deutliche Abschwächung
der Reflexion. In allen Fällen wirkte sich
die Unordnung nur auf die Höhe, aber nicht
auf die Breite der Maxima aus.
Ronald Meisels
Institut für Physik
an der MUL seit: 1993
Email: ronald.meisels@unileoben.ac.at
Ko-Autor: O. Glushko
Forschungspartner:
Zur Person:
1983-1993 Universität Wien
1987-1988 Imperial College, London
Forschungsschwerpunkte:
Photonische Kristalle

Anodische Oxidation
Mittels Diamantelektroden können durch Gleichstrom Oxidations-mittel (OH-
Radikale und Ozon) gebildet werden. Diese werden dann zum Abbau organischer
Verbindungen im Abwasser genutzt.
Neben Versuchen im Labormaßstab, welche
zur Überprüfung der Einsetzbarkeit
dienten, erfolgte auch der Aufbau und
Betrieb einer Behandlungsanlage im Technikumsmaßstab
(Q ≈ 0,9 m³/h). Neben
kommunalem Kläranlagenablauf wurden
Abwässer aus einem Krankenhaus und
einem Industriebetrieb auf ihre Behandelbarkeit
hin untersucht. Auf der Technikumsanlage
konnte über mehrere Monate
die Praxistauglichkeit des Verfahrens überprüft
und das Verfahren optimiert werden.
Als Analytikpartner für die untersuchten
Arzneimittel fungierte das Umweltbundesamt.
Die Anodische Oxidation kann dem sogenannten
electrochemical Advanced Oxidation Process
(EAOP) zugerechnet werden. Unter diesem Begriff
lassen sich alle oxidativen Behandlungsmethoden
zusammenfassen, welche hauptsächlich Hydroxylradikale
als Oxidationsmittel einsetzen. In mehreren
Forschungsprojekten konnten am Institut
bordotierte Diamantelektroden, zur Behandlung von
Arzneimittelresten, Komplexbildnern, zur Brauchwasser-Desinfektion
und zur Behandlung von mit
Pflanzenschutzmittel verunreinigtem Grundwasser,
erfolgreich getestet werden. Dabei wurden teilweise
Abbauraten > 99 % erzielt.
Hannes Menapace
Institut für Nachhaltige Abfallwirtschaft und
Entsorgungstechnik
an der MUL seit: 11/2005
Email: hannes.menapace@unileoben.ac.at
iae.unileoben.ac.at
Forschungspartner:
Zur Person:
1999-2004: Studium Industrieller Umweltschutz, HWF
Verfahrenstechnik.
seit 2005: wissenschaftlicher Mitarbeiter am IAE
Forschungsschwerpunkte:
Behandlungsverfahren für Spurenschadstoffe und
Industriechemikalien in wässrigen Medien

Numerische Simulation von Gießprozessen
Numerische Simulation des Stranggießprozesses als Basis für verbessertes Prozessverständnis
und kontinuierliche Prozessoptimierung.
Das Stranggießverfahren, als bedeutendster Herstellungsschritt
von flüssigem Stahl zu festem Halbzeug bei der
Stahlherstellung, ist einer kontinuierlichen Prozessverbesserung
und Produktoptimierung unterworfen. Dafür ist
unter anderem die numerische Simulation des Prozesses
eine Basis, wobei spezielles Augenmerk auf thermischen
Simulationen liegt, um Aussagen über Erstarrungsbedingungen
und Temperaturverteilungen treffen zu können.
In verschiedenen Projekten am Lehrstuhl für Metallurgie
werden deshalb Erstarrungsmodelle für Stranggießanlagen
entwickelt.
Neben der Verwendung kommerzieller Software, wurde
in den letzten Jahren die Entwicklung spezieller Algo-
rithmen für solche Erstarrungsmodelle zur
maßgeschneiderten Untersuchung diverser
metallurgischer Phänomene als Forschungsschwerpunkt
vorangetrieben.
Ein weiteres Augenmerk laufender Forschungsarbeiten,
liegt in der Erfassung
anlagenspezifischer, thermischer Randbedingungen
für alle Bereiche der Stranggießanlage,
um eine realistische Abbildung der
thermischen Zustände des Prozesses zu
gewährleisten.
Sebastian Michelic
Lehrstuhl für Metallurgie
an der MUL seit: 2003
Email: sebastian.michelic@unileoben.ac.at
www.metallurgy.ac.at
Forschungspartner:
Zur Person:
2002-2006: Studium Metallurgie
seit 2007: wissenschaftlicher Mitarbeiter, Dissertation am
Lehrstuhl für Metallurgie
Forschungsschwerpunkte:
Numerische Simulation
Erstarrungssimulationen mit zellulären Automaten

Nanogeräte: Design am Computer
Mittels Dichtefunktionaltheorie werden strukturelle, elektronische und optische
Eigenschaften von hybriden Materialien ermittelt und so erlangte Kenntnisse bei
der Entwicklung von Nanogeräten angewandt.
Im Rahmen dieser Untersuchung werden Nanogeräte
entworfen, die, nachdem sie UV-Strahlung
ausgesetzt werden, sichtbares Licht emittieren (Abb.
links). Als Ausgangspunkt werden Nanohybridmaterialien
genommen, die in sich die einzigartigen
mechanischen Eigenschaften eines Nanoröhrchens
mit den erwünschten optischen Merkmalen eines
organischen Moleküls verbinden. Durch ab-initio
Berechnungen der Elektronenstruktur wird ein eingehendes
Verständnis für optische Anregungen
gewonnen und somit die Möglichkeit eröffnet, die
optoelektronischen Charakteristiken des Materials
maßzuschneiden.
Aufgrund der Ladungsumverteilung in den beiden
Bestandteilen bilden sich elektrische Dipole aus
(Abb. rechts), die die schwache Van der Waals
Wechselwirkung unterstützen. Dank dieser wird die
energetische Stabilität des Gesamtsystems gewährleistet.
Der Halbleitercharakter und die eindimensionale
Periodizität dieser Objekte führen zu exzitonischen
Effekten in den optischen Spektren.
Matus Milko
Lehrstuhl für Atomistic Modelling
and Design of Materials
an der MUL seit: 2007
Email: matus.milko@unileoben.ac.at
www.unileoben.ac.at/amadm
Zur Person:
Studium Physikalische Chemie (TU Bratislava)
Doktorat Chemische Physik (Slowakische Akademie der
Wissenschaften)
Forschungspartner:
Forschungsschwerpunkte:
Ab-Initio Berechnung von elektronischen und optischen
Eigenschaften
Nanoröhrchen und verwandte Materialien
Dichtefunktionaltheorie und quantenchemische
Rechenverfahren

Selbstadaptive Schutzschichten
Verschleißschutzschichten auf Werkzeugen für die Hochleistungszerspanung
reduzieren im Einsatz selbsttätig ihre Reibung durch Bildung dünner selbstschmierender
Reaktionsfilme.
Verschleißschützende Hartstoffschichten auf
der Basis der Nitride der Übergangsmetalle
mit wenigen Mikrometern Dicke werden
durch plasmaunterstützte Beschichtungsverfahren
auf Werkzeuge abgeschieden.
Typische Vertreter derartiger Schichten sind
Titannitrid TiN, Chromnitrid CrN, Titanaluminiumnitrid
TiAlN oder Chromaluminiumnitrid
CrAlN, wobei letztere vor allem für die Hochleistungszerspanung
eingesetzt werden.
CrAlN ist eine Hartstoffschicht mit extremer Oxidationsbeständigkeit
für Hochtemperaturanwendungen.
Sie zeichnet sich aber durch hohe Reibung
gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück aus.
Durch Zugabe von Vanadium, das über 550°C an
die Schichtoberfläche diffundiert, dort zu Vanadiumpentoxid
V 2
O 5
reagiert und einen dünnen
schmierenden Schmelzfilm bildet, kann die Reibung
im Einsatz und damit die Temperaturbelastung der
Werkzeuge deutlich reduziert werden.
Christian Mitterer
Department für Metallkunde und Werkstoffprüfung
an der MUL seit: 1988
Email: christian.mitterer@unileoben.ac.at
www.hardcoatings.ac.at
Ko-Autor: R. Franz
Forschungspartner:
Zur Person:
Leiter Christian-Doppler Labor für Advanced Hard Coatings,
NanoSurfaceEngineering Center (MUL),
Wissenschaftlicher Leiter des RPC NANOCOAT
Forschungsschwerpunkte:
Plasmaunterstützte Dünnschichttechnik,
Verschleißschutzschichten, Barriereschichten,
Selbstadaption, Tribologie, thermische Stabilität

Sauergasbeständigkeit neuer hochfester
Ölfeldrohre
Die Erschließung neuer Erdöl- und Erdgaslagerstätten erfordert immer höhere
Ansprüche auf die Ölfeldrohre.
Es werden künftig tiefer liegende Lagerstätten
bei höherer Temperatur und Druck mit steigenden
Anteilen von H 2
S erschlossen. Dies
stellt höhere mechanische Anforderungen an
Ölfeldrohre und erfordert verbesserte Korrosionseigenschaften
insbesondere in Hinblick auf
„Sulphide Stress Cracking (SSC)“. H 2
S dissoziiert
zu H + und HS - . Letzteres führt zu einer verstärkten
Aufnahme von Wasserstoff in den Stahl und
fördert die Bildung von wasserstoffinduzierten
Rissbildungen.
Es gilt neue, höherfeste und sauergasbeständige
Stähle zu entwickeln, die für Öl- und Gasfelder
mit H 2
S-Gehalten bis einige 100 ppm geeignet
sind. Es werden Versuche sowohl unter konstanter
Last unter praxisnahen Bedingungen als auch
bruchmechanische Versuche durchgeführt, um die
Anwendungsgrenzen und Schädigungsmechanismen
zu klären. Die Arbeit erfolgt in Kooperation
mit den Firmen voestalpine Stahl Donawitz GmbH
und voestalpine Tubulars GmbH.
Prüfanlage nach der NACE Standard-TM0177-Method A
Luca Moderer
Lehrstuhl für Allgemeine und Analytische Chemie
CD Labor für örtliche Korrosion
an der MUL seit: 2000
Email: luca.moderer@unileoben.ac.at
www.unileoben.ac.at/korrosion
Ko-Autor: G. Mori
Forschungspartner:
Zur Person:
2000 - 2009: Studium Metallurgie
seit 4/2009: Dissertation CD-Labor
Forschungsschwerpunkte:
Korrosion
Sauergasanwendungen