fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie

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Das fem ist seit 1922 das weltweit einzige unabhängige Institut für Edelmetallforschung. Ziel unserer Forschung auf den Gebieten der Materialwissenschaft und Oberflächen­technik ist es, zukunftsweisende Lösungen für die Industrie zu entwickeln.

Am Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie in Schwäbisch Gmünd werden sämtliche Fragestellungen der Material- und Oberflächentechnik rund um den Werkstoff Metall bearbeitet. Unsere Spezialgebiete sind Edelmetalle und die galvanische Oberflächenveredlung. Weitere Schwerpunkte bilden Korrosion, Analytik, Leichtmetalle und Lackbeschichtungen, physikalische Beschichtungsverfahren und Materialphysik sowie Material- und Schichtcharakterisierung.

Grundlagenforschung und anwendungsorientierte Forschung sind am fem eng verzahnt – unserer Überzeugung folgend, dass innovative Lösungen für die Praxis heutzutage nur erzielt, wer über detaillierte Kenntnisse der Grundlagen verfügt. Davon profitiert auch unser Dienstleistungsangebot: Das fem verfügt über eine umfangreiche Ausstattung mit modernsten Geräten und Instrumenten, rund 200 Verfahren und Prüfmethoden sind nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert. Unsere Kunden und Partner kommen aus allen Zweigen der metallverarbeitenden Industrie und Wirtschaft, aus Universitäten, Forschungsinstitutionen und anderen öffentlichen Einrichtungen.

Forschungsschwerpunkt / Know-how

In allen Arbeitsbereichen werden Projekte der anwendungsorientierte Grundlagenforschung sowie der Auftragsforschung und -entwicklung durchgeführt. Die Forschungsarbeiten erfolgen in direkter Zusammenarbeit mit der Industrie und im Rahmen öffentlich geförderter Vorhaben, als Einzelprojekte oder Verbundforschungsvorhaben.

Ausstattung

BESCHICHTUNGSVERFAHREN
Galvanische und chemische Beschichtung
Pulse-Plating
Hochgeschwindigkeitsabscheidung
Tampongalvanisieren
Rotierende Elektrode
Galvanoformung
Aprotische Abscheidung
Modellierung und Simulation elektrochemischer Zellen und Prozesse

Anodische Oxidation
Vorbehandlungsverfahren
Eloxieren
Tampon-Anodisation
Tauchfärbung
Elektrolytische Färbeverfahren
Hartanodisation
Plasma-Anodisation
Elektrophoretische Einlagerung
Mehrschicht-Eloxal

PVD/PACVD-Verfahren
Magnetron-Sputtern (HIPIMS/HPPMS, MF, DC)
Kathodisches Lichtbogenverdampfen
Plasmastrahlbeschichtung

Lacktechnik/Vorbehandlung
Flüssiglackbeschichtung
Pulverlackbeschichtung
Strahlenhärtende Lacke (UV/IR)
Wirbelsintern

MATERIAL- UND SCHICHTCHARAKTERISIERUNG
Schichtdicke
Coulometrie
Röntgenfluoreszenz
Ni-STEP-Test
Magnetische Verfahren
Wirbelstrom
Querschliff
Calotest
Profilometrie

Schichtzusammensetzung
Glimmentladungsspektroskopie (GDOS)
Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit Elementanalyse (EDX)

Struktur und Gefüge
Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FE-REM)
Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Focused Ion Beam (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
Tastschnittverfahren
Laser-Stylus-Profilometer
Konfokalmikroskopie
3D-Defektanalyse

Härte
Mikrohärte
Ultramikrohärte
Buchholzhärte
Instrumentierte Eindringprüfung (Eindring- bzw. Martenshärte)

Innere Spannungen
Röntgenbeugung
In-situ-Messung von Makrospannungen (MSM 200)

Duktilität
Wölbungstest
Dornbiegeversuch
Zugversuch

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

Reibung, Verschleiß
Stift-Scheibe-Tribometer
Taber-Abraser
Kratzbeständigkeit
Reinigungsbeständigkeit

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

Licht- und Wetterbeständigkeit
Künstliche Bewitterung
Freibewitterung

Korrosion
Künstlicher Schweiß
Nickellässigkeit
Ammoniaktest
Elektrochemische Messungen
Sprühnebel, Salzsprühtest (SS, ESS, CASS)
Kondenswassertests
Klimaprüfung
Klimawechselprüfung
Zyklische Korrosionsprüfung
Filiformkorrosion
​komplexe Korrosions-Klimawechselprüfung

WERKSTOFFUNTERSUCHUNGEN
Elektronenmikroskopie
FE-REM mit EDX, FIB, EBSD und STEM-Detektor
TEM-Probenpräparation
Ionenpolitur

Metallographische Verfahren
Optische Mikroskopie mit Bildanalyse
Schichtdicke (Querschliff)

Technologische Prüfungen
Reibung
Verschleiß
Tiefziehprüfungen

Mechanische Prüfungen
Härte (Vickers, Rockwell, Brinell)
Zugfestigkeit
Druckfestigkeit

Physikalische Verfahren
3D-Röntgen-Computertomographie
Röntgendiffraktometrie (XRD, XRR)
Messung elektrischer Eigenschaften
Benetzungswinkel
Thermische Verfahren (Differentialthermoanalyse (DTA), Kalorimetrie (DSC), Thermogravimetrie (TG), Dilatometrie)

Schmelz- und Glühbehandlungen
Lichtbogen-Ofen
Induktions-Ofen
Schnellabschreckung
Glühöfen (Vakuum + Schutzgas)
Feinguss (Wachsausschmelzverfahren)
Schleuderguss

ANALYTIK
Materialanalyse, Schadensfälle, Recycling- und Scheidgüter
Atomemissionsspektrometrie (ICP-OES)
Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS)
Röntgenfluoreszenz
Wasserstoffanalyse (Heißgasextraktion)
Kohlenstoff/Schwefel- und Sauerstoff/Stickstoff-Bestimmung
UV-VIS und IR-Spektroskopie
IR-Mikroskopie
Chromatographie (GC, GC-MS, HPLC, IC)
Edelmetallbestimmung (Dokimasie)
Summenparameter (TOC, AOX)
DSC
Polarisationsmessung

Elektrolytcharakterisierung
Cyclovoltammetrie (CV)
Cyclic Voltammetric Stripping (CVS)

3D-Röntgen-Computertomographie
Defektanalyse
Dimensionelles Messen

Angebote

  • Wirtschaftsnahe Forschung und Entwicklung
  • Auftragsforschung für industrielle Problemstellungen im Bereich der Oberflächentechnik
  • Verfahrensentwicklung, Prozessentwicklung, Prozessoptimierung
  • Anpassung bestehender Verfahren an spezielle Anwendungsfelder
  • Anwendungsorientierte Grundlagenforschung im Rahmen öffentlich geförderter Projekte
  • Neuentwicklung und Modifizierung von Beschichtungs- und Prüfverfahren
  • Entwicklung neuer Legierungen und Schichtsysteme Dienstleistungen, Beratung, Gutachten
  • Auftragsuntersuchungen und Auftragsanalysen, Umweltanalytik
  • Beratungsgespräche, prozessbegleitende Betreuung
  • Unabhängige Gutachten und Schadensfallanalyse Technologietransfer
  • Durchführung von Veranstaltungen zur Fort- und Weiterbildung
  • Betreuung von Praktikums-, Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten

Projektbeispiele

Sämtliche Forschungsprojekte des fem können Sie hier einsehen. Im Folgenden finden Sie eine Auswahl aktueller Projekte.

Metallkunde · Werkstoffprüfung · Edelmetallforschung

  • Qualifizierung des Selektiven Laserschmelzens von Edelmetallen als Fertigungsverfahren in der Uhren- und Schmuckindustrie
  • Hybride Technologien und Werkstoffe für die Herstellung von Feingussformen und Tiegeln für den Feinguss von Titanlegierungen
  • Entwicklung, Herstellung und thermoplastisches Formen nickelfreier, platinbasierter, biokompatibler metallischer Massivgläser
  • Legierungsentwicklung und -charakterisierung von Substitutionswerkstoffen für Cu-Be-Legierungen
  • Entwicklung der Gießsimulation und experimentelle Untersuchung von Platinlegierungen zur Optimierung des Feingussprozesses für Uhren- und Schmuckanwendungen

Elektrochemie · Galvanotechnik · Korrosion

  • Entwicklung einer Li/S‐Zelle mit 3D‐Zellkomponenten für einer gesteigerte Energieeffizienz, Zyklenfestigkeit und Sicherheit
  • Zuverlässigkeit und Sicherheit von Betriebsmitteln in Niederspannungsverteilstationen für die Anwendung im Bereich der Windkraft- und Photovoltaikanlagen
  • Galvanische Metall-Abscheidung zur Herstellung effizienter 3D-Elektroden für die elektrochemische CO₂-Reduktion
  • Entwicklung von Herstellungsverfahren für funktionsintegrierte Mehrkomponentenbauteile am Beispiel einer volumenminimierten Gehäuselösung für planare Mikrobrennstoffzellensysteme
  • Chromfreies Einfärben von Edelstahlbauteilen

Leichtmetall-Oberflächentechnik

  • Energetische Nutzung von Abfallwasserstoff in Eloxalbetrieben
  • Entwicklung photokatalytischer Eloxalschichten zur Erzeugung funktionaler Aluminiumoberflächen
  • Entwicklung eines innovativen Mehrschichten-Eloxal-Leiterplattensystems zur Direktmetallisierung für Außen-LED-Anwendungen mit hoher Leistungsdichte; Entwicklung hochisolierender und haftvermittelnden Anodisationsschichten im Labormaßstab
  • Beschleunigtes Prüfverfahren für die Entwicklung und Qualitätskontrolle korrosiv hoch beanspruchbarer Chromüberzugssysteme
  • Lackfehlervermeidung durch Infrarottempern von Leichtmetallgussteilen vor der Pulverbeschichtung

Plasmaoberflächentechnik · Materialphysik

  • Entwicklung eines produktionsrelevanten PACVD-Verfahrens zur Abscheidung von elektrisch leitfähigen a-C:H:N-Schutzschichten mit hoher Rate für PEM-Brennstoffzellen
  • Verbesserung der Korrosions- und Verschleißbeständigkeit hartstoffbeschichteter Bauteile durch Modifizierung elektrischer und mechanischer Eigenschaften
  • Entwicklung von PVD-Beschichtungen auf Basis von Titan/Zink und Titan/Silber auf Textilgeweben
  • Entwicklung von leitfähigen kohlenstoffbasierten Korrosionsschutzschichten mittels etablierter und neuartiger Beschichtungsverfahren für metallische Bipolarplatten von PEM-Brennstoffzellen
  • Untersuchung von PVD- und CVD-Zwischenschichten als Diffusionsbarriere für Cobalt bei der Diamantabscheidung auf Hartmetall

Analytik

  • Ansätze zur Etablierung einer Prozesskette für die Rückgewinnung von Neodym und Dysprosium aus Sekundärmaterialien
  • Niedertemperatur-Sintern von gedruckten Leitstrukturen aus Edelmetall-Nanopartikel-Tinten
  • Rückgewinnung von Neodym-Magneten aus Computerfestplatten und ferromagnetischen Fraktionen der mechanischen Schrottaufbereitung

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Andreas Zielonka

Ansprechpartner

Dr.
Andreas Zielonka
Institutsleiter

Anschrift

fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie

Katharinenstr. 17
73525 Schwäbisch Gmünd

Tel.: 07171 / 1006-0
Fax: 07171 / 1006-900
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