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Neues CD-Labor in Leoben

Am 30. Jänner 2019 wurde das neue CD-Labor für magnetohydrodynamische Anwendungen in der Metallurgie eröffnet. In der Metallurgie werden viele neue Verfahren aufgrund des mangelnden Prozessverständnisses derzeit mittels Trial-and-Error eingeführt. Dieses CD-Labor versucht, Wissenslücken systematisch zu schließen und somit grundlegende Innovation zu ermöglichen.

Wirtschaftsministerium fördert CD-Labor
Das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW) fördert CD-Labors, die sich mit anwendungsorientierter Grundlagenforschung beschäftigen. „Dieses CD-Labor wird einen wichtigen Beitrag zu metallischen Produkte in höchster Qualität leisten“, sagt Dr. Margarete Schramböck, Bundesministerin für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort. „Die physikalischen Grundlagen von Herstellungsprozessen werden systematisch erforscht, damit wird ein wertvoller Beitrag für den Erfolg unserer international tätigen Unternehmen der Metallurgischen Industrie geleistet.“

Neue Prozesse in der Stahlerzeugung
Bei industriellen Prozessen, insbesondere in der metallurgischen Industrie, ist der Einsatz elektromagnetischer Felder weit verbreitet. Die Wechselwirkung zwischen den involvierten Fluiden (metallische Schmelzen, Salzschmelzen, Plasmas und Elektrolytlösungen) und elektromagnetischen Feldern führt zur sogenannten Lorentz-Kraft und zur elektrischen Induktion. Eine entsprechende Gesamtbetrachtung dieser Wechselwirkung wird als Magnetohydrodynamik (MHD) bezeichnet. Die genaue Kenntnis der MHD eines metallurgischen Vorgangs ermöglicht die direkte Einflussnahme auf im Prozess ablaufende Details. Wichtige Beispiele hierfür sind induktives Schmelzen, Rühren und Pumpen, Stabilisierung von Schmelzen, freien Oberflächen und Grenzflächen sowie magnetisches Levitieren, d. h. freies Schweben elektrisch leitender Fluide. „Trotz seiner Bedeutung werden aufgrund eines fehlenden quantitativen Verständnisses neue MHD-Aggregate in der Industrie häufig auf der Basis von kostspieligen experimentellen Versuchen eingeführt, d. h. ein Prozess wird von Laborexperimenten, über Versuche an Pilotanlagen, bis zur Implementierung in der industriellen Produktion nach dem Trial-and-Error-Prinzip entwickelt“, erläutert Laborleiter Priv.-Doz. Dr. Abdellah Kharicha. Dieses CD-Labor versucht nun, ausgewählte metallurgische Prozesse wissenschaftlich zu beschreiben und somit strukturiert zu optimieren.

MHD-Technologien bereits eingesetzt
In der metallurgischen Industrie Österreichs werden MHD-Technologien bereits standardmäßig eingesetzt. Weitere Innovationen sind allerdings nur möglich, wenn diese Technologien besser wissenschaftlich durchdrungen und teils widersprüchliche experimentelle Beobachtungen verstanden und steuerbar werden. Im Fokus stehen dabei die Modellierung der Wirkung von elektromagnetischem Bremsen beim Dünnbrammengießen, die Metallraffination mittels MHD und die MHD des Elektrolichtbogenofens. Hierzu werden moderne, rechnergestützte Methoden mit der Beschreibung der Physik der Erstarrung und der MHD gekoppelt und bestehende numerische Ansätze erweitert und auf die entsprechenden industriellen Prozesse angewendet.

Christian Doppler Labors
In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschaftler kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort (BMDW). An der Montanuniversität Leoben sind derzeit mit dem heute eröffneten acht Labors angesiedelt.

Foto v.l.: Rektor Wilfried Eichlseder, Lehrstuhlleiter Univ.-Prof. Dr. Andreas Ludwig, CD-Labor-Leiter Priv.-Doz. Dr. Abdellah Kharicha, Univ.-Prof. Dr. Bruno Buchmayr (Christian Doppler Gesellschaft)