Werkstoffe für die Energieumwandlung

Thermoelektrische Generatoren stellen, gerade unter ökologischen und ökonomischen Aspekten, eine vielversprechende Möglichkeit dar, Abwärme von Verbrennungsmotoren direkt in elektrische Energie umzuwandeln.
Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden werden deshalb Verfahren für die Herstellung und Verarbeitung von modernen thermoelektrischen Werkstoffen entwickelt. Neben Aspekten der Grundlagenforschung (Nanostrukturierte Thermoelektrika wie z. B. Telluride, Skutterudite und Clathrate) steht speziell die Umsetzung in Produktionsverfahren vor dem Hintergrund einer Industrialisierung im Fokus der Arbeiten. Hierzu werden insbesondere Kurzzeitsinterverfahren wie das Spark Plasma Sintern eingesetzt, da diese unter Zeit-, Kosten- und Produktivitätsgesichtspunkten eine Serienfertigung ermöglichen.
Einen aktuellen Forschungsschwerpunkt stellt die Entwicklung von Systemen mit thermoelektrischen Werkstoffen für Hochtemperaturanwendungen dar, wobei Dauereinsatztemperaturen von 500°C angestrebt werden. Hierzu wird im Rahmen von Verbundprojekten zu Werkstoffsystemen auf der Basis von Magnesium- und Mangansiliziden gearbeitet.

Am Fraunhofer IFAM Dresden stehen neben mehreren produktionsnahen Kurzzeitsinteranlagen ebenso die Möglichkeiten zur Charakterisierung thermoelektrischer Werkstoffe zur Verfügung wie experimentelle Möglichkeiten zur thermomechanischen Auslegung von Bauteilen und Systemen sowie deren Simulation.