Screening-Verfahren in der Werkstoffentwicklung

Screening bezeichnet in der Werkstofftechnik systematische Strategien zur schnellen Vorauswahl und Bewertung großer Mengen potenzieller Werkstoffkandidaten, Prozessparameter oder Mikrostrukturen. Ziel ist die effiziente Identifikation vielversprechender Kombinationen von Zusammensetzung, Prozessführung und Eigenschaften, um nachfolgende detaillierte Untersuchungen zu fokussieren.

Zentral ist dabei die Definition geeigneter Screening-Kriterien, z.B. thermodynamische Stabilität, mechanische Kennwerte, Korrosionsbeständigkeit, Kosten oder kritische Rohstoffe. Je nach Datenbasis unterscheidet man experimentelles und computergestütztes Screening. Beim experimentellen Hochdurchsatz-Screening werden etwa Legierungsgradienten, Dünnschichtbibliotheken oder automatisierte Prüffelder eingesetzt, um mit minimalem Material- und Zeitaufwand viele Zustände zu charakterisieren.

Computational-Screenings nutzen Datenbanken, CALPHAD-Modelle und High-Throughput-ab-initio-Berechnungen, um Phasenstabilitäten, Defektenergien oder Transport- und Funktions­eigenschaften virtuell zu evaluieren. Zusammensetzungs-Screening zielt dabei speziell auf die Variation chemischer Zusammensetzungen, während High-Content-Screening komplexe Datensätze (z.B. Mikrostruktur- und Eigenschaftsprofile) gleichzeitig auswertet.

Screening ist ein Kernelement der „Materials-by-Design“-Strategie und eng mit Materialinformatik, automatisierter Materialsichtung und optimierungsbasiertem Materialdesign verknüpft. Es liefert keine abschließende Werkstoffqualifikation, sondern eine systematische, reproduzierbare Vorselektion, die durch vertiefte Charakterisierung und Bauteiltests ergänzt werden muss.

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