Metallographie Wenn Metall aussieht wie Pollenflug

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Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

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Im Rahmen der 60. Metallographie-Tagung 2026 in Leoben haben zwei wissenschaftliche Bilder aus der Werkstoffforschung der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) beim Fotowettbewerb „Heitere Metallographie" den 1. und 2. Platz belegt. 

Es ist bereits eine altbewährte Tradition während der Metallographie Tagung an der Montanuniversität Leoben in Österreich: Der Veranstalter ASMET  (The Austrian Society for Metallurgy and Materials) hat alle Teilnehmer der Tagung aufgerufen, hochwertige, originelle und amüsante metallographische Bilder mit einer kurzen Erläuterung einzureichen. Die besten Wettbewerbsbilder wurden von den Teilnehmenden der Tagung und einer Jury ausgewählt. Das HTW-Team um Prof. Dr. Anja Pfennig hat in der Kategorie „Heitere Metallographie“ mit dem Bild Pollenflug den 1. Platz und in der Kategorie „Lehrmaterial“ mit der Darstellung AM316L – Schmelzbadlinien und Kornstruktur den zweiten Platz belegt.
„Wir freuen uns sehr über diese Auszeichnungen, denn wir haben wirklich lange und intensiv an der Präparationsroutine sowie Segmentierung und der Bildbearbeitung gefeilt, um aussagekräftige und gleichzeitig so ästhetische Bilder zu erzeugen. Das Bild AM316L eignet sich in besonderer Weise als Lehrmaterial und ist derzeit einzigartig und ein Ergebnis unserer langjährigen Forschung“, erläutert Prof. Dr. Anja Pfennig, Leiterin des Labors Werkstofftechnik an der HTW Berlin.

Die Auszeichnung erhielt das Team „3D Gefüge“ zusammen mit dem Projektpartner Dr. Dirk Bettge, Leiter der Forschungsgruppe 3D-Metallographie, von der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM). Die Präparationsroutine hat Anton Lemiasheuski, wissenschaftlicher Mitarbeiter, im Rahmen der Forschungskooperation HTW-BAM auf dem an der BAM entwickelten individuell angepassten System RASI (Robot-Assisted Automated Serial-Sectioning and Imaging) erarbeitet. „Birgit Ohst-Friedemann hat sich tief in die Bildanalyse eingearbeitet und in Kleinstarbeit die Details herausgearbeitet und die Bildqualität perfektioniert“, ergänzt Anja Pfennig.

Bilder machen sichtbar, was im Metall verborgen liegt

Metallographie beschäftigt sich damit, den inneren Aufbau von Werkstoffen sichtbar zu machen. Dazu werden Proben vorbereitet, geschliffen, poliert und angeätzt und unter dem Mikroskop untersucht. Was dabei sichtbar wird, kann überraschend aussehen: Im ausgezeichneten Bild Pollenflug erinnern die Formen und Farben an Pflanzen und schwebende Pollen.
Das zweite ausgezeichnete Bild zeigt den gleichen additiv gefertigten hochlegierten Stahl 316L, der mit einem 3D-Druckverfahren für Metalle hergestellt wurde. Dabei trägt ein Laser Metallpulver Schicht für Schicht zu einem Bauteil zusammen.
Unter dem Mikroskop werden die Spuren der einzelnen Schmelzbäder und die Struktur der Kristallkörner sichtbar. „Genau diese beiden Merkmale gleichzeitig deutlich abzubilden, ist technisch sehr herausfordernd“, erklärt Anja Pfennig.

Aus vielen dünnen Schichten entsteht ein dreidimensionales Bild

Auf der Tagung hat das HTW-Team auch seine Forschung zur dreidimensionalen Rekonstruktion von additiv gefertigtem 316L vorgestellt. Dafür wird die Probe schrittweise abgetragen und immer wieder Bilder unter dem Mikroskop von der neu entstandenen Oberfläche aufgenommen. Aus vielen solchen zweidimensionalen Bildern soll anschließend ein dreidimensionales Modell des Werkstoffs entstehen.
Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, zwei verschiedene Strukturen gleichzeitig zuverlässig zu erkennen: die linienförmigen Grenzen der Schmelzbäder und die flächigen Kristallkörner. Im Projekt werden dafür Präparationsroutinen für das RASI-System erarbeitet und anschließend klassische Bildauswertung, maschinelles Lernen und Deep-Learning-Verfahren miteinander verglichen und weiterentwickelt. Die abschließende dreidimensionale Darstellung erfolgt mit einer speziellen Visualisierungssoftware.
Ein digitales Volumenmodell kann dabei helfen, besser zu verstehen, wie der Herstellungsprozess den inneren Aufbau eines 3D-gedruckten Werkstoffs beeinflusst. Langfristig könnten solche Daten dazu beitragen, Herstellungsprozesse genauer an die gewünschten Eigenschaften eines Bauteils anzupassen und eine Grundwahrheit für Computersimulationen bereitzustellen.