LaMa meets Industry 28.02.2018 - Abstract Daniel Zuckermann
„Industrialisierung von Halb-Heusler Werkstoffen: Eine Technologie auf dem Weg in die Massenproduktion“
Abstract:
Die Thermoelektrik ist ein weites Technologiefeld. Neben Anwendungen in der Temperaturmessung oder Kühlung beschäftigt sich Thermoelektrik auch mit der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie. Ein prominentes Ziel ist die Nutzbarmachung verlorengehender Wärme, z.B. in Kraftfahrzeugen aller Art.
Das Forschen an Halb-Heusler-Materialien hat bei der Isabellenhütte Heusler GmbH & Co. KG eine lange Tradition. Schon 1901 entdecke der Urgroßvater unseres heutigen Geschäftsführers Dr. Fritz Heusler auf der Isabellenhütte die nach ihm benannten Heuslerschen Legierungen. Die früheren Arbeiten an diesen Materialien brachten jedoch leider keinen wirtschaftlichen Nutzen, sodass die Forschung wieder eingestellt werden musste. Seit 2009 beschäftigt sich das Unternehmen wieder aktiv mit der Gruppe der Heuslerschen Legierungen. Ziel ist die Entwicklung sogenannter thermoelektrischer Halb-Heusler-Werkstoffe und besonders eines industriellen Herstellungsverfahrens für solche Werkstoffe.
Vor einigen Jahren publizierten Forscher aus verschiedenen Teilen der Welt vielversprechende Messergebnisse an Laborproben aus Halb-Heuser-Materialien. Diese Messergebnisse ließen darauf schließen, dass sich bestimmte Halb-Heusler-Legierungen zur Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie eignen. Der Isabellenhütte ist es gelungen, ein schmelzmetallurgisches Verfahren zu entwickeln, um Gussblöcke mit denselben positiven Eigenschaften, wie sie die Laborproben zeigten, herzustellen. Zurzeit wird auf dem Gelände der Isabellenhütte die erste industrielle Produktionsstätte für diese Materialien in Form einer Pilotfertigung aufgebaut. Diese reicht von der Materialsynthese in einem Schmelzofen bis zur Weiterverarbeitung zu wenige Millimeter großen Halbleiterbauelementen.
Um nennenswerte Mengen Wärme in elektrische Energie umzuwandeln, ist es notwendig, viele dieser Halbleiterbauelemente zu gebrauchsfertigen Thermoelektrischen Modulen zu verschalten. Traditionell werden Thermoelektrische Module mit großen Anteilen Handarbeit hergestellt und stehen meistens nur als Standardbauteile mit festen Geometrien und festen technischen Eigenschaften zur Verfügung. Hier geht die Isabellenhütte mit einem flexiblen und voll automatisierbaren Fertigungskonzept ebenfalls neue Wege. So ist es möglich, die Eigenschaften der Module auf die Anforderungen der verschiedenen Kunden maßzuschneidern.
Damit deckt die Isabellenhütte die gesamte Wertschöpfungskette von der Materialherstellung bis zur Modulfertigung mit modernen Industrieprozessen ab. Die neuen Prototypenfertigungen machen es möglich, Kleinserien in Industriequalität herzustellen. Damit soll der Einsatz der Technologie in breiteren Anwendungsfeldern vorangetrieben werden.