TU Chemnitz beteiligt an „IGF-Projekt des Jahres 2026“
Innovative Industrielle Gemeinschaftsforschung: Entwicklung einer rohstoffstrategischen Alternative zu Wolframcarbid-Cobalt durch die Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik der TU Chemnitz und das Fraunhofer IKTS
Hintergrund und Bedeutung von Hartmetallen
Hartmetalle zeichnen sich durch ihre außergewöhnliche Verschleißfestigkeit aus und zählen zu den wichtigsten Verbundwerkstoffen für Anwendungen mit hohen mechanischen und tribologischen Belastungen. Ihre Leistungsfähigkeit beruht auf der Kombination eines sehr harten Hartstoffs, meist eines Karbids, mit einer duktilen metallischen Bindermatrix. Am weitesten verbreitet ist das Wolframcarbid-Cobalt-Hartmetall (WC-Co), das unter anderem in verschleißbeanspruchten Werkzeugen, Bauteilen sowie als Werkstoff für thermisch gespritzte Verschleißschutzschichten Verwendung findet.
Herausforderungen bei Rohstoffversorgung und Arbeitsschutz
Die hervorragenden Eigenschaften von WC-Co sind mit Herausforderungen verbunden, insbesondere hinsichtlich der Rohstoffverfügbarkeit und des Arbeitsschutzes. Wolfram als Bestandteil des Hartstoffs sowie Cobalt als Bindermetall gelten in der Europäischen Union als kritische Rohstoffe. Ihre Förderung und Verarbeitung sind geografisch stark konzentriert, was zu Abhängigkeiten in den Lieferketten und potenziellen Versorgungsrisiken führt.
Entwicklung einer Alternative auf Basis von Niob und Eisen
Vor diesem Hintergrund haben Forschende der Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik der TU Chemnitz unter Leitung von Prof. Dr. Thomas Lampke sowie des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Dresden nach einer strategischen Alternative zu WC-Co gesucht. Im Rahmen des Forschungsprojekts „NbC-basierte Hartmetallzusammensetzungen als strategischer Werkstoffersatz für WC-Co in der Oberflächentechnik“, das unter der AIF-Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e. V. des DVS durchgeführt wurde, wurde ein Werkstoffsystem auf Basis von Niobcarbid (NbC) und eisenhaltigen Bindermaterialien entwickelt.
- Die neuartigen Beschichtungen zeichnen sich durch hohe Verschleißbeständigkeit aus.
- Sie sind mit vorhandener Anlagentechnik verarbeitbar.
- Der Werkstoff reduziert die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen wie Wolfram und Cobalt.
Prof. Dr. Lampke betont: „Mit NbC-Fe ist es gelungen, einen leistungsfähigen Ersatzstoff zu schaffen, der gleichzeitig die Versorgungssicherheit verbessert.“
Technische und strategische Vorteile
Der wesentliche Vorteil des neuen Werkstoffsystems liegt in der Kombination technischer Leistungsfähigkeit mit einer veränderten Rohstoffbasis. Die Substitution von Wolfram durch Niob sowie der Verzicht auf Cobalt als Bindermetall verringern die Abhängigkeit von global konzentrierten Förderregionen und minimieren damit Preis- und Versorgungsrisiken. Demonstratoren mit beschichteten Bauteilen, darunter Bremsscheiben, zeigen das Potenzial für vielfältige industrielle Anwendungen.
Das Projekt wurde im Rahmen der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) realisiert.
Auszeichnung als „IGF-Projekt des Jahres“
Jährlich werden aus rund 500 abgeschlossenen IGF-Projekten von den beteiligten Forschungsvereinigungen jeweils ein Projekt für den Wettbewerb „IGF-Projekt des Jahres“ nominiert. In diesem Jahr wurde das Projekt „NbC-basierte Hartmetallzusammensetzungen als strategischer Ersatz für WC-Co in der Oberflächentechnik“ von der Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e. V. des DVS vorgeschlagen.
Aus etwa 20 eingereichten Beiträgen wählte ein Gremium der IGF drei Finalisten aus, die ihre Projekte auf dem IGF-Kongress im September 2026 in Berlin präsentierten. Die Entscheidung über den Gewinner erfolgte durch das Publikum. Die Auszeichnung erhielt das gemeinsame Forschungsprojekt der TU Chemnitz und des Fraunhofer IKTS, was die Bedeutung der Entwicklung eines strategischen Werkstoffersatzes für WC-Co unterstreicht.
Kontaktinformationen
- Prof. Dr. Thomas Lampke
Telefon: 0371 531-36163
E-Mail: thomas.lampke@mb.tu-chemnitz.de - Maximilian Grimm
Telefon: 0371 531-36581
E-Mail: maximilian.grimm@mb.tu-chemnitz.de
