Zwischen Labor und Lombardei: Zu Gast an der Politecnico di Milano
Im Rahmen eines Forschungsaufenthalt, ermöglicht durch das DFG-Schwerpunktprogramm SPP 2419 HyCAM, besuchte unser Kollege Christopher Schmidt das Department of Mechanical Engineering an der Politecnico di Milano. Hintergrund ist das Ziel der Klimaneutralität Deutschlands bis 2045 und der damit verbundene Ausbau erneuerbarer Energien. Zur Absicherung schwankender Energieverfügbarkeit – etwa während „Dunkelflauten“ – gelten wasserstoffbetriebene Gasturbinen als vielversprechende Technologie für eine flexible, kohlenstofffreie Energieerzeugung.
Die dafür benötigten Materialien müssen extremen Temperaturen und Belastungen standhalten. Das Legierungssystem Mo-Si-B bzw. die Legierung Mo–9Si–8B zählen hier zu den aussichtsreichen Kandidaten, mit Schmelztemperaturen von rund 2400 °C und potenziellen Einsatztemperaturen um 1300 °C und darüber hinaus.
Im Zentrum des Forschungsaufenthalts standen experimentelle Untersuchungen zur Bestimmung thermophysikalischer Eigenschaften dieser Legierung. Ziel der Arbeiten war es, temperaturabhängige Materialkennwerte zu ermitteln, die als Grundlage für simulationsbasierte Ansätze in der Werkstoff- und Prozessentwicklung dienen. Solche Daten sind insbesondere für die Modellierung komplexer thermischer Prozesse entscheidend und bislang für viele refraktärebasierte Legierungssysteme nur unzureichend verfügbar.
Die Experimente wurden mit Unterstützung der Arbeitsgruppe von Prof. Elisabetta Gariboldi durchgeführt. Dabei kamen verschiedene Messverfahren zum Einsatz. Mittels Differential Scanning Calorimetry wurde die spezifische Wärmekapazität bestimmt, die Laser Flash Analysis lieferte Daten zur thermischen Diffusivität, und dilatometrische Untersuchungen ermöglichten die Charakterisierung der thermischen Ausdehnung. Die Arbeiten erfolgten in enger Zusammenarbeit mit Matteo Molteni.
Die gewonnenen Daten eröffnen neue Möglichkeiten für simulationsgestützte Untersuchungen – sowohl im Bereich der Fertigungstechnik als auch für weiterführende materialwissenschaftliche Modellierungsansätze. Damit tragen die Ergebnisse zur verbesserten Vorhersagbarkeit von Material- und Prozessverhalten unter extremen Bedingungen bei und unterstützen die Entwicklung leistungsfähiger Hochtemperaturwerkstoffe für zukünftige Energiesysteme.
Die experimentellen Arbeiten fanden am Campus Bovisa der Politecnico di Milano statt. Auf dem Campus ist die industrielle Geschichte eng mit moderner Forschungsinfrastruktur verknüpft. Das Gelände, ursprünglich ein Industrieareal, entwickelte sich in den letzten Jahrzehnten zu einem modernen Zentrum für Ingenieurwissenschaften und Architektur und bietet heute eine hervorragende Infrastruktur für experimentelle Forschung sowie ein internationales wissenschaftliches Umfeld.
Auch wenn die Forschung im Mittelpunkt des Aufenthaltes stand, ergab sich die Möglichkeit, das historische Mailand zu erkunden. Neben dem imposanten Mailänder Dom, der Galleria Vittorio Emanuele II sowie dem Arco della Pace, an dem derzeit das olympische Feuer ausgestellt ist, bietet die Stadt zahlreiche weitere kulturelle Highlights.
Der Aufenthalt unterstreicht die Bedeutung internationaler Kooperationen für die Entwicklung neuer Hochtemperaturwerkstoffe und stärkt die wissenschaftliche Vernetzung. Ein besonderer Dank gilt der DFG sowie dem SPP 2419 HyCAM für die finanzielle Unterstützung dieses Forschungsaufenthalts. Ebenso danken wir dem gesamten Department of Mechanical Engineering des Politecnico di Milano für die hervorragenden Arbeitsbedingungen. Besonders hervorzuheben sind die engagierte Betreuung und Unterstützung durch Prof. Elisabetta Gariboldi und Matteo Molteni.
Text und Bilder: M.Sc. Christopher Schmidt