Bauteil- und Werkstoffcharakterisierung

Vom Atom bis zum Bauteil – Ihre Qualität im Fokus

Unsere neue Abteilung Bauteil- und Werkstoffcharakterisierung bietet Ihnen ein umfassendes Spektrum an Prüf- und Analyseverfahren für Werkstoffe und Bauteile – von der Röntgendiffraktometrie (XRD) bis zur industriellen 3D-Computertomographie (CT). Entscheidend ist dabei: Wir richten uns nach Ihren Vorgaben und Qualitätsstandards.

Ob Bauteilprüfung mit Computed Tomography, Röntgendiffraktometrie, mechanische Werkstoffprüfung, Härte oder Gefügebewertung mit Mikroskopie und im Rasterelektronenmikroskop – wir konzentrieren uns auf die Bearbeitung von Serien, setzen auf Kontinuität und liefern Ergebnisse, die sich direkt in Ihrer Qualitätssicherung oder Entwicklung einsetzen lassen.

fem mk mg 2319 2kpx
mg 4536
fem mk mg 2340 2kpx

IHRE VORTEILE

Wir arbeiten eng mit Ihnen zusammen, um Ihre Qualitätsstandards exakt umzusetzen – und liefern Ergebnisse, auf die Sie sich verlassen können. Methodenstark. Partnerschaftlich. Effizient.

Sprechen Sie uns an und erfahren Sie, wie wir Ihre Qualitätssicherung und Forschung unterstützen können.

Unser starkes Netzwerk

PARTNERS

Zentralverband Oberflächentechnik (ZVO)

Deutsche Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnologie (DGO), Fachausschüsse Edelmetalle, chemische Metallabscheidung, Forschung

Edelmetallverband, Schwäbisch Gmünd

Fachvereinigung Edelmetalle e.V., Pforzheim

European Academy of Surface Technology (east), Schwäbisch Gmünd

Zentrum für Oberflächentechnik (Z.O.G.), Schw. Gmünd

Deutsche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung (DFO), Düsseldorf

Institut für Energie und Umwelttechnik e.V. ( IUTA), Duisburg

Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung e.V. (GFE), Schmalkalden-Chemnitz

Europäische Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. (EFDS), Dresden

Verband für die Oberflächenveredlung von Aluminium e.V. (VOA), Nürnberg

Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen (FILK), Freiberg

Verband Innovativer Unternehmen (VIU), Berlin

Cluster Brennstoffzelle in der Landesagentur für Elektromobilität + Brennstoffzellentechnologie Baden-Württemberg (e-mobil BW), Stuttgart

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)

IHK Ostalb

American Electroplaters and Surface Finishers Society (AESF)

Gesellschaft für Bergbau, Metallurgie, Rohstoff- und Umwelttechnik (GDMB)

Deutsche Gesellschaft für Materialkunde (DGM)

Arbeitsgemeinschaft Wärmebehandlung und Werkstofftechnik (AWT)

Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren (DVS)

GSB International e.V.

DIN-Fachausschuss

Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung e.V. (GFE)

Kompetenznetz Industrielle Plasma-Oberflächentechnik e. V. (INPLAS)

Society of Vacuum Coaters (SVC),

American Vacuum Society (AVS)

EurA-Netzwerke HyEcon, FONIE, Recyrcle, Optimat, KI in der Zerspanung

INNOspace-Netzwerk Space2Health

Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V.

DGM Fachausschüsse Thermodynamik, Titan, Wasserstoff, intermetallische Phasen

DFO Stahl- und Multisubstrate, Aluminium

DGO AK Leichtmetalle

GfKORR AK Korrosion und Korrosionsschutz von Aluminium und Magnesium

QUALICOAT Technical Committee, WG Laboratories, WG Powder, WG Florida

GSK AK Strahlen, Technical Committee

VOA Technischer Kreis

Verein für das fem – unabhängig und wirtschaftsnah

AT A GLANCE

Träger des fem Forschungsinstituts ist der Verein für das Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie e.V. Laut Satzung hat das Institut die Aufgabe, „wissenschaftliche Forschung, insbesondere auf den Gebieten der Edelmetalle und anderer Metalle sowie der Metallchemie zu betreiben und deren Ergebnisse der Wirtschaft nutzbar zu machen“. Das fem profitiert vom Engagement und der fachlichen Kompetenz seiner Vereinsmitglieder aus Wirtschaft und Wissenschaft. Diese genießen als Kunden des Dienstleistungsangebotes zahlreiche Vorteile.

IHRE VORTEILE

JETZT MITGLIED WERDEN!

Ganz einfach: Laden Sie den Aufnahmeantrag herunter und senden Sie ihn uns ausgefüllt per E-Mail wieder zurück. Sie haben Fragen zum Antrag? Frau Beate Bäuerle steht Ihnen gerne zur Verfügung.

Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)

Die Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) ist eine analytische Methode, die es ermöglicht, die thermischen Eigenschaften eines Materials zu charakterisieren. Sie misst die Menge an Wärme, die eine Probe bei einer definierten Temperaturänderung aufnimmt oder abgibt, und vergleicht sie mit einer inerten Referenz. Diese Methode liefert wertvolle Informationen über Phasenübergänge wie Schmelzen, Kristallisation und chemische Reaktionen.

Prozessoptimierung

Die DSC-Methode unterstützt die Optimierung industrieller Prozesse durch:

Qualitätskontrolle

Die DSC-Methode spielt eine entscheidende Rolle in der Qualitätssicherung:

Anwendungsbeispiele

Die DSC-Methode wird in vielen Bereichen angewendet, darunter:

dsc

Die Dynamische Differenzkalorimetrie ist eine vielseitige Methode, die in der Materialforschung, Prozessoptimierung und Qualitätssicherung unverzichtbar ist. Sie liefert präzise und reproduzierbare Ergebnisse, die eine tiefgehende Analyse von Materialien und Prozessen ermöglichen.

Druckwasserstrahlprüfung

AT A GLANCE

Der Lack und die Beschichtung großer Bauteile müssen der Beanspruchung durch den Druckwasserstrahl eines Hochdruckreinigers standhalten können. Die Druckwasserstrahlprüfung unterzieht deshalb nicht nur den Decklack, sondern auch die Grundierung eines Bauteils.

Außer dem Reinigungsvorgang können weitere Faktoren eine Rolle spielen. Dazu zählen der Wasserdruck, die Wassertemperatur sowie die Dauer des Wasserstrahls.

Auch der Abstand zwischen der Probe und der Hochdruckdüse, der Winkel des Auftreffens auf die Oberfläche und die Geometrie der Düse beeinflussen das Ausmaß der möglichen Schäden.

fem druckstrahltest

PRÜFVERFAHREN NACH ISO 16925

Die Ergebnisse der Druckwasserstrahlprüfung am fem sind international anerkannt und gemäß DIN EN ISO 16925 vergleichbar. Die Versuchsergebnisse werden anhand von Kennwerten von 0 bis 5 bewertet und durch Buchstaben in die Kategorie der Schädigung eingestuft. Die Norm legt folgende Schritte im Ablauf des Prüfverfahren fest:

COMSOL Multiphysics

simulation von elektrochemischen Beschichtungsprozessen

Software: COMSOL Multiphysics
Module: Basic COMSOL Multiphysics, Elektrodeposition, Design

Die Software ermöglicht die Vorhersage der Schichtdickenverteilung, Position und Form von Blenden und Hilfselektroden, Hilfestellung beim Gestell- und Anlagenbau.

Das Basic COMSOL Multiphysics Module ermöglicht durch typische Simulationen von Elektrolysezellen, die Bestimmung der Stromverteilung an der Elektrodenoberfläche sowie die Dicke und Zusammensetzung der abgeschiedenen Schichten. Diese Simulationen sind für folgende Untersuchungen nützlich:

Mit dem COMSOL Electrodeposition Module ist die Simulation der primären, sekundären und teritären Stromverteilung in 3D, 2D und 1D anhand verschiedener Maßstäbe je nach Zielvorgaben möglich.

Mit dem Modul CAD-Import können 3D-Modelle von realen Bauteilen direkt in die Simulationssoftware importiert werden. Sind keine 3D-Modelle der Bauteile vorhanden, können die Bauteile in COMSOL Design skizziert werden.

comsol web
Querschliff des Probenaufbaus für die selektive galvanische Abscheidung: 3D-gedruckter Kunststoff mit metallischer Startschicht, Cu-Kontaktfolie für die Stromversorgung, Blende für die selektive Abscheidung, Anode.

Simulation unter speziellen Abscheidebedingungen

Für spezielle Abscheidebedingungen stehen verschiedene Funktionen zur Verfügung. Es gibt z.B. die Möglichkeit, die Abscheidung dünner Schichten auf nichtleitende Oberflächen zu simulieren. Zusätzlich können Diffusion, Konvektion und Migration von chemischen Spezies in verdünnten und konzentrierten Lösungen sowie in porösen Medien modelliert werden.

Ergebnisse einer Simulation durch COMSOL Multiphysics

Wichtige Angaben, die wir benötigen:

Zusätzliche Informationen, die wir bei speziellen Abscheidebedingungen benötigen:

comsol web teil 2
3D-Darstellung des Elektrolytvolumens einschließlich der Platzierung und Ausrichtung zum zu beschichtenden Bauteil und zur Anode. Abbildung der Schichtdickenverteilung auf dem Bauteil nach der galvanischen Abscheidung (µm).

Researchers, inventors, makers and creators: Top research needs top employees.

Am fem sind derzeit rund 95 MitarbeiterInnen tätig, darunter Wissenschaftlerinnen und Ingenieure, Technikerinnen und Laboranten sowie Beschäftigte in Verwaltung und allgemeinen Diensten. Hinzu kommen Praktikantinnen, Diplomanden, Bachelor- und Masterkandidaten und Doktoranden aus aller Welt. Aktuell sind 50% der Mitarbeiter am fem Frauen.

Wir legen großen Wert auf ein optimales Arbeitsumfeld, engagierte und selbständige Mitarbeiter, Spitzenergebnisse und Verlässlichkeit in Forschung, Entwicklung und Dienstleistungen – und auf die Vereinbarkeit von Beruf und Familie. Für seine familienbewusste Personalpolitik, die flexiblen Arbeitszeitmodelle, die vorbildliche Informations- und Kommunikationspolitik sowie die nachhaltige Personalentwicklung wurde das fem 2017 mit dem familyNET-Prädikat „Familienbewusstes Unternehmen” ausgezeichnet. Nach der erfolgreichen Re-Auditierung wurde dem fem das Prädikat im Jahr 2022 erneut verliehen.

Diversität und Geschlechtergerechtigkeit prägen seit Jahrzehnten wesentlich die Arbeit und Kultur am fem. Für uns als wirtschaftsnahes Forschungsinstitut bedeuten Vielfalt und Gerechtigkeit in erster Linie eine immense Bandbreite an interdisziplinären Fachrichtungen, kulturellen Perspektiven und wertvollen persönlichen Erfahrungen.

WissenschaftlerInnen und ForscherInnen aus zahlreichen Nationen und ein für den MINT-Bereich außergewöhnlicher Frauenanteil von 50% – von der Technikerin bis zur Abteilungsleiterin – sind das Resultat unseres klaren Bekenntnisses zur Vielfalt und unserer Aktivitäten auf dem Gebiet der Vereinbarkeit von Beruf und Familie. 

Wir fördern das gleichberechtigte Zusammenwirken der verschiedenen individuellen Persönlichkeiten, denn es hilft uns, wissenschaftliche und organisatorische Fragestellungen möglichst unvoreingenommen und umfassend zu beantworten und liefert entscheidende Impulse für unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeit.

Merry Christmas and a happy New Year 2024!

Dear partners, customers and friends of fem,

An eventful year is drawing to a close! Our three highlights in 2023 were the dynamic start of our new Institute Director Prof. Dr. Holger Kaßner, who is driving forward the strategic development of the fem with a lot of energy and new ideas, the founding of our Digitalization and AI department, which is all about materials informatics, and of course the grand opening of our innovation laboratory with an additional 4500 m² of space for research, development and technology transfer in important future fields.

On December 22, 2023, we will go on our Christmas and winter break and will be back for you on January 8, 2024. We look forward to many new tasks and projects and wish you and your families a Merry Christmas 🎄and a Happy New Year 🍾.

Zerstörungsfreie Analyse von Batterien und Brennstoffzellen

With computed tomography, the fem provides customers from industry and research with a method that enables the non-destructive, three-dimensional capture and characterisation of objects of any complexity from all material classes - alloys, ceramics, plastics and composites, biocompatible materials as well as construction materials and textiles - with all geometric and material-related structures. 

APPLICATION EXAMPLE: ELECTROCHEMICAL ENERGY SYSTEMS

Since 2010, we have been analysing a wide variety of objects, components and materials in our CT laboratory and dealing with a wide range of issues - quickly, precisely and reliably. Thanks to our extensive experience and our outstanding technology, we can provide you not only with measurement results, but also with real solutions to problems.
Anastasia Bayer, Laboratory Manager

INDUSTRIAL APPLICATION

  • Non-destructive testing
  • Damage Analysis
  • Component testing, assembly inspection
  • Quality management
  • Metrology
  • Dimensional control, target/actual comparison
  • Shape detection, 3D wall thickness analysis
  • Reverse Engineering

SCIENTIFIC APPLICATION

  • Characterisation of different material classes
  • Density or particle distribution
  • Parameter optimisation using simulations
  • Changes of state
  • Computer-aided product development

TECHNISCHE DATEN

PHOENIX V|TOME|X L 450 (MICRO-CT)PHOENIX NANOTOM M 180 (NANO-CT)
RÖNTGENRÖHRE / SPANNUNG300 kV180 kV
RÖNTGENRÖHRE / LEISTUNGMAX. 500 WMAX. 15 W
FLÄCHENDETEKTOR / AUFLÖSUNG4 MEGAPIXEL5 MEGAPIXEL
FLÄCHENDETEKTOR / GRAUSTUFENAUFLÖSUNG16 BIT14 BIT
FLÄCHENDETEKTOR / MESSBEREICHSERWEITERUNG3-FACH1,5-FACH
VOXELAUFLÖSUNG< 2,0 µm< 0,5 µm
MAXIMALE BAUTEILGRÖSSE / DURCHMESSER800 mm240 mm
MAXIMALE BAUTEILGRÖSSE / HÖHE1000 mm250 mm
MAXIMALE BAUTEILGRÖSSE / GEWICHT100 kg3 kg
MESSZEITje nach Größe und Materialje nach Größe und Material

Alle Prüfverfahren am fem auf einen Blick

Material- und Schichtcharakterisierung

Computed Tomography

Defektanalyse, Dimensionelles Messen

Schichtdicke

Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), Querschliff, magnetische Verfahren, Wirbelstrom, Calotest, Profilometrie, Coulometrie, STEP-Test

Schichtzusammensetzung

GDOES, Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit Elementanalyse (EDX), Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)

Struktur und Gefüge

FE-REM, REM, FIB, Kristallstruktur- und Mikrotexturanalyse (EBSD)

Röntgendiffraktometrie (XRD)

Phasenidentifikation, Quantitative Phasenanalyse, Bestimmung der Mikrostruktur (Kristallitgröße), Untersuchung dünner Schichten mit streifendem Einfall, Messung von Eigenspannungen, Bestimmung von Texturen

Röntgenreflektometrie (XRR)

Schichtdicke (5–200 nm), Dichtebestimmung

Rauheit- und Topographiemessung

Taktile Profilometrie, Konfokalmikroskopie, 3D-Digitalmikroskopie

Härte

Mikrohärte, Ultramikrohärte, Buchholzhärte, instrumentierte Eindringprüfung (Eindringhärte, Martenshärte, Nanoindentation), Härteverläufe und Härtekarten, korrelatives Härte- und EDX-Mapping, Vickers, Knoop, Brinell, Rockwell, Pendelhärte, Mohs-Härte

Innere Spannungen

Röntgenbeugung, in situ-Bestimmung mit MSM 200

Duktilität

Wölbungstest, Dornbiegeversuch, Zugversuch

Haftfestigkeit

Ritztest, Kugelschlag, Tiefung, Dornbiegeversuch, Temperaturwechselprüfung, Gitterschnittprüfung, Lötmethode und Klebemethode, Rockwell-Eindruck-Test, Haftzugfestigkeit (nach ASTM C 633), Abreißversuch (nach ISO 4624)

Reibung, Verschleiß

Stift-Scheibe-Tribometer, oszillierender Schwingverschleiß, Taber-Abraser, Kratzbeständigkeit, Reinigungsbeständigkeit, Martindale-Prüfung, Abrasive Wheel

Farbe, Glanz, Transmission

Simultanspektrometer, Glanzmessung nach Reimann (Goniophotometer), Transmissionsmessung, Spektralphotometer (45/0, spin, spex), Appearence-Messung (DoI, Orangepeel, etc.), Dreiwinkel-Glanzmessung

Korrosion

Sprühnebel (NSS, AASS, CASS), Kondenswassertests, zyklische Korrosionsprüfung, Filiformkorrosion, komplexe Korrosions-Klimawechselprüfung, CD-Test, elektrochemische Messungen, Künstlicher Schweiß, Nickellässigkeit, Anlauftest

Licht- und Wetterbeständigkeit

Künstliche Bewitterung, Freibewitterung

Lackspezifische Prüfungen

Druckwasserstrahlprüfung, Multisteinschlagprüfung, Chemikalienbeständigkeit, Eindringprüfung

Elektrische Eigenschaften

Elektrische Leitfähigkeit (Sigmascope SMP350), Kontaktwiderstand an Passivierungsschichten / Bipolarplatten / Kontaktwerkstoffen, Bestimmung des Flächenwiderstands (Schichtwiderstand), Durchschlagsbeständigkeit, Scheinleitwert

Thermische Eigenschaften

Temperaturschock, Glasübergangstemperatur, Schmelzpunkt, Klimaprüfung, Alterung, Klimawechselprüfung

Beschichtungsverfahren

Galvanische und chemische Beschichtung

Modellierung und Simulation, Musterbeschichtung, spezielle Verfahren: Legierungsabscheidung, Dispersionsabscheidung, Pulse-Plating, rotierende Elektrode, Galvanoformung

Anodische Oxidation

Vorbehandlungsverfahren, Eloxieren, Tampon-Anodisation, Tauchfärbung, elektrolytische Färbeverfahren, Hartanodisation, Plasma-Anodisation, elektrophoretische Einlagerung, Mehrschicht-Eloxal

PVD / PACVD Verfahren

Magnetron-Sputtern (HIPIMS, MF, DC), Kathodisches Lichtbogenverdampfen, Plasmastrahlbeschichtung (PACVD), Plasma-Immersions-Ionen-Implantation (PIII)

Lacktechnik / Vorbehandlung

Flüssiglackbeschichtung, Pulverlackbeschichtung, strahlenhärtende Lacke (UV/IR), Wirbelsintern

Werkstoffuntersuchungen und Werkstoffentwicklung

Elektronenmikroskopie

FE-REM mit EDX, WDX, FIB, EBSD und STEM-Detektor, TEM-Probenpräparation (Dimpler, Elektrolytisches Polieren, FIB), Ionenpolitur

Metallographische Verfahren

Optische Mikroskopie mit Bildanalyse, Schichtdicke (Querschliff), Phasenanteile, Korngrößenbestimmung, Porenanalyse, Partikeleinbaurate

Technologische Prüfungen

Reibung, Verschleiß, Tiefziehprüfungen

Mechanische Prüfungen

Härte (Vickers, Rockwell, Brinell, Knoop), Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Hochtemperaturprüfung, Spannungsrelaxation

Physikalische Verfahren

3D-Röntgen-Computertomographie, Röntgendiffraktometer, Messung elektrischer/magnetischer Eigenschaften, Benetzungswinkel, thermische Analyse (Differentialthermoanalyse (DTA), Kalorimetrie (DSC), Thermogravimetrie (TG), Dilatometrie)

Metallurgielabor

Legierungsherstellung: Vakuum-Lichtbogenofen, Vakuum-Induktionsofen, Vakuum-Druckgießen, Vakuum-Schleudergießen, Vakuum-Kippgießen; Formgießen: Kokillenguss, Stranggießen, Feingießen; Wärmebehandlung unter Schutzgas und Vakuum; Vakuum-Heißpresse, Walzen, Rundhämmern, Drahtziehen

Additive Fertigung und Pulvermetallurgie

Ultraschall-Plasma-Atomizer, Additive Fertigung mit Prozessüberwachung, Prozessoptimierung, Legierungsentwicklung, Gefüge-Eigenschafts-Korrelation), Vakuum-Heißpresse, Pulverherstellung, Pulvercharakterisierung

Simulation

Phasendiagramme (Thermodynamik, Materialeigenschaften), Diffusionsvorgänge, Prozess-Simulation (Wärmebehandlung, Gießen, additive Fertigung), elektrochemische Abscheideprozesse

Analytics

Materialanalyse, Schadensfälle, Recyclinggüter, Scheidgüter

ICP-OES, ICP-MS, Röntgenfluoreszenz (ED-RFA,
WD-RFA), Kohlenstoff / Schwefel- und Sauerstoff / Stickstoff-Bestimmung, UV-VIS und IR-Spektroskopie, IR-Mikroskopie, Chromatographie (GC, IC), Edelmetallbestimmung  (Dokimasie), Summenparameter (TOC, AOX), DSC, Polarisationsmessung, GDOES, Metallanalyse, Legierungsanalyse Spurenbestimmung 

Elektrolytcharakterisierung

Cyclovoltammetrie (CV), Cyclic Voltammetric Stripping (CVS), Elektrolytparameter

Zellcharakterisierung

Zyklisierung, Cyclovoltammetrie (CV), Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), Untersuchung von Einzelzellen und Stacks im Brennstoffzellenteststand und Elektrolyseteststand (U-I-Kennlinien, CV, EIS, Langzeitverhalten)