Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

Neue Legierungen für den automobilen Leichtbau, Materialien für eine nachhaltige Energienutzung und –speicherung sowie Big Data- und Machine Learning-Methoden zur Materialentwicklung – solch vielfältigen Projekten widmen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Eisenforschung. Sie untersuchen komplexe Materialien mit atomarer Präzision in realen Umgebungsbedingungen. Das internationale Team aus den Ingenieurs- und Werkstoffwissenschaften, sowie der Physik und Chemie entwickelt maßgeschneiderte Materialien und Methoden für eine nachhaltige Wirtschaft in den Bereichen Mobilität, Energie, Infrastruktur und Medizin.

Kontakt

Max-Planck-Str. 1
40237 Düsseldorf
Telefon: +49 211 6792-0
Fax: +49 211 6792-440

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):

IMPRS for Sustainable Metallurgy - from Fundamentals to Engineering Materials

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren bzw. Direktorinnen und in den Forschungsgruppen.

Abteilung Struktur und Nano-/Mikromechanik von Materialien

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Abteilung Computergestütztes Materialdesign

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Abteilung Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign

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Abteilung Grenzflächenchemie und Oberflächentechnik

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Im Vordergrund ein Ausschnitt der ausgedehnten Flächen einer Deponie mit rostrotem Rotschlamm, Im Hintergrund ein flächenmäßig deutlich kleineres Aluminiumwerk. Werk und Deponie liegen an einem Meerbusen, der in der oberen Bildhälfte zu sehen ist. Rechts sind grüne Wiesen zu sehen.

Aus Abfällen der Aluminiumproduktion lässt sich mit Wasserstoff in einem wirtschaftlichen Verfahren CO2-freies Eisen gewinnen

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Ein Mann in hellem Anzug und mit weißem Schutzhelm läuft an mannshohen Rollen von Stahlblechen vorbei, die in zwei Reihen übereinander gestapelt sind.

Das Gas eignet sich so gut für die Eisenproduktion wie Wasserstoff, ist aber einfacher und kostengünstiger zu transportieren

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Durch einen Zusatz von Titan wird ein thermoelektrisches Material effizienter

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Ein Werkstoff aus wenigen gut verfügbaren Komponenten ist sehr zugfest und trotzdem stark verformbar

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Metalle sind aus unserem Leben nicht wegzudenken. Doch die Metallindustrie verursacht heute ein Drittel aller industriellen Treibhausgas-Emissionen. Dierk Raabe und Martin Palm, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf, arbeiten daher daran, Metalle nachhaltiger herzustellen und einzusetzen. Ihre Konzepte könnten die Metallindustrie gehörig umkrempeln.

Im Altertum war er das Material der Wahl für Schwertklingen. Jetzt hat ein Team des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung in Düsseldorf und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik in Aachen eine Technik entwickelt, mit welcher sich eine Art Damaszener Stahl im 3D-Drucker fertigen lässt. Solche Verbundwerkstoffe könnten für Bauteile in der Luft- und Raumfahrt oder für Werkzeuge interessant sein.

Mitten im Ersten Weltkrieg wurde 1917 das Kaiser-Wilhelm-Institut für Eisenforschung gegründet. Es sollte ein Innovationslabor für die deutsche Stahlindustrie werden und entwickelte sich zu einem Zentrum kriegstechnischer Wissensproduktion. Seine Geschichte offenbart das Risiko anwendungsorientierter Grundlagenforschung in wirtschaftlichen und politischen Krisenzeiten.

Max-Planck-Wissenschaftler kooperieren mit Partnern in rund 120 Ländern dieser Erde. Hier schreiben sie über persönliche Erlebnisse und Eindrücke. Die Materialwissenschaftlerin Jiali Zhang vom Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf verbrachte im Rahmen ihrer Postdoc-Zeit neun Monate am US-amerikanischen Massachusetts Institute of Technology. Sie war von der am Institut herrschenden Schwarmintelligenz fasziniert.

Dem 3D-Druck gehört die Zukunft. Aber noch lässt sich aus den dafür verwendeten Werkstoffen und den Fertigungsprozessen nicht das Optimum herausholen. Daher arbeiten Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung in Düsseldorf gemeinsam mit Kollegen des Aachener Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT daran, dem neuen Verfahren aus den Kinderschuhen zu helfen.

Die enormen Entwicklungen im Bereich von Speicherung, Übertragung und Auswertung gewaltiger Datenmengen, der sogenannten Big Data, führen nicht nur zu einer rasanten Veränderung unseres Alltags, es entsteht auch eine neue Dynamik in der Wissenschaft: Forschungsfelder werden neu definiert, traditionelle Abgrenzungen etablierter Fachbereiche verlieren ihre Bedeutung.

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Mit digitalen Strategien vom Modellsystem zum High-Tech-Material

2022 Hickel, Tilmann; Bitzek, Erik; Neugebauer, Jörg

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

Die Bewältigung technologischer und ökologischer Herausforderungen hängt stark von der Verfügbarkeit neuer Materialien ab. Diese sind beispielsweise die Voraussetzung, um CO2-Emissionen drastisch zu verringern oder eine umweltfreundliche Mobilität zu verwirklichen. Mit den am Max-Planck-Institut für Eisenforschung entwickelten digitalen Strategien lassen sich fundamentale Methoden, die ursprünglich für idealisierte Modellsysteme entwickelt wurden, auf reale Materialien übertragen. Damit eröffnen sich neue Zugänge für die Materialforschung und ein beschleunigtes Werkstoffdesign.

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Wie werden Metalle nachhaltig?

2021 Raabe, Dierk

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

Metalle, über Jahrtausende Garanten menschlichen Fortschritts, sind mit einem Drittel aller industriellen Treibhausgas-Emissionen der größte Einzelverursacher der Erderwärmung. Das Wachstum bei Energie, Bau, Industrie, Technik und Verkehr wird die Nachfrage in den nächsten 25 Jahren verdoppeln. Am Max-Planck-Institut für Eisenforschung führen wir Grundlagenforschung durch, um dieses Jahrhundertproblem zu lösen. Wir stellen zwei Ansätze vor: grüne Stahlherstellung durch Wasserstoff, Plasma und Elektrolyse und Aluminiumlegierungen, die das ‘Gen’ unbegrenzter Recyclingfähigkeit in sich tragen.

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Die Wasserstoff-Task Force – Von der Produktion, Speicherung und Nutzung des kleinsten Atoms

2020 Best, James; Duarte, Jazmin; Gault, Baptiste;  Hickel, Tilmann;  Mianroodi, Jaber;  Ponge, Dirk; Rabe, Martin; Rohwerder, Michael; Scheu, Christina; Souza Filho, Isnaldi

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

Der industrielle Einsatz von Wasserstoff gilt als zukunftsweisend. Doch welche materialwissenschaftlichen Herausforderungen ergeben sich bei der Produktion, Speicherung und Nutzung? Am MPIE untersuchen wir in einem interdisziplinären Team mit verschiedenen Methoden, wie sich Wasserstoff durch effektivere Elektrolyse produzieren lässt, wie sich Wasserstoffatome im Material aufspüren lassen und wie verhindert wird, dass Materialien durch Wasserstoff verspröden. Zudem arbeiten wir daran, Eisenerze durch Wasserstoff statt Kohlenstoff zu reduzieren und so CO2-Emissionen zu vermeiden.

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Entwicklung nachhaltiger Legierungen für anspruchsvolle Einsatzbedingungen

2019 Martin Palm, Frank Stein, Angelika Gedsun, Gerhard Dehm

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

Werkstoffe in Windkraftanlagen, Flugzeugtriebwerken oder Turbinen sind großen mechanischen Belastungen bei hohen Temperaturen ausgesetzt. An der MPI für Eisenforschung GmbH haben wir Legierungskonzepte entwickelt, die diesen Anforderungen optimal entsprechen und zudem kostengünstig und nachhaltiger sind als bisher verwendete Materialien. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie optimieren wir diese Herstellungsprozesse derzeit für die Anwendung. 

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Was Turbinenschaufeln, künstliche Kniegelenke und Autokarosserien gemeinsam haben – additive Fertigung in der Forschung

2018 Eric Jägle, Dierk Raabe

Chemie Festkörperforschung Materialwissenschaften

Die additive Fertigung bietet viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Produktionsverfahren, ihr Potenzial wird aber mangels passender Legierungen noch nicht vollständig ausgeschöpft. Einem Forscherteam am Max- Planck-Institut für Eisenforschung gelang es nun die Prozessparameter und das Legierungsdesign optimal an das neue Produktionsverfahren anzupassen; es ebnet so den Weg für neue Anwendungsmöglichkeiten.

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