M.Sc. Karsten Harnisch
M.Sc. Karsten Harnisch
CMMA - Core Facility for Microscopy and Materials Analysis
06/2024 - heute | Wissenschaftlicher Mitarbeiter |
05/2021 - 05/2024 | Wissenschaftlicher Mitarbeiter |
02/2017 - 04/2021 | Stipendiat (MEMoRIAL) |
04/2013 - 12/2016 | Wissenschaftliche Hilfskraft |
10/2011 - 01/2017 | Studium Maschinenbau / Vertiefungsrichtung Werkstofftechnik |
Aktuelle Projekte
Cross-Disciplinary Multidimensional Material Analysis
Laufzeit: 01.03.2024 bis 31.12.2027
Im Vorhaben Cross-Disciplinary Multidimensional Material Analysis ist geplant, die an der OVGU vorhandene Infrastruktur effizient zu nutzen und die gezielte Weiterentwicklung mehrdimensionaler, gekoppelter Methoden von Rasterelektronen- und Ionenmikroskopie mit Strukturaufklärung, Elementanalytik und in-situ-Prüftechnik auf dem Gebiet der interdisziplinären Materialentwicklung voranzutreiben.
Abgeschlossene Projekte
HardKarbid: Entwicklung einer hartphasenverstärkten Eisen-Basis-Legierung (1300HV30) mit Hartphasenanteil von über 50 % und martensitischer Matrix und Entwicklung der Herstellungsverfahren für ein agrartechnologisches Werkzeug
Laufzeit: 01.12.2021 bis 30.11.2023
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines alternativen hartphasenverstärkten, pulvermetallurgisch hergestellten Werkzeugs durch die Entwicklung einer Eisen-Basis-Legierung mit Hartphasenanteil von über 50%, welcher sich aus einer schmelzflüssigen Phase bildet und in ein martensitisches Gefüge eingebettet ist. Dies wird realisiert durch die Entwicklung von mindestens drei Legierungstypen und durch thermodynamische Berechnungen die Bildung des Hartstoffpartikelanteils in der Schmelze simuliert. Es werden schmelzmetallurgische 25 g Proben (Schmelze) hergestellt, um das Potenzial für eine weitere technische Anwendung zu untersuchen. Das Pulver aus den neuartigen Legierungen wird auf einheitliche Partikelgröße fraktioniert und zu Grünling-Probenkörper gepresst. Die Proben werden einem Bearbeitungsprozess (z.B. Zerspanen) unterzogen und in einem neu entwickelten Sinter- und Wärmebehandlungsverfahren nachbearbeitet. Gegenüber dem Stand der Technik werden die Härte der Legierung gesteigert, und gleichzeitig die Kosten gesenkt. Der angestrebte Markt für diese Entwicklung adressiert Werkzeuge und Produkte im agrartechnologischen Bereich mit ca. 1.000 potenziellen Abnehmerunternehmen.
PC4PM - Powder Coatings for Printed Materials
Laufzeit: 01.08.2020 bis 31.07.2022
Im Rahmen des FuE-Kooperationsprojekts "PC4PM - Powder Coatings for Printed Materials" soll erstmalig die Pulverlackbeschichtung als Verfahren zur Oberflächenbeschichtung an generativ gefertigten Materialien erprobt und etabliert werden. Die geplante Entwicklungsarbeit umfasst die Beschichtung von generativ gefertigten Kunststoffen und Metallen mit abrasionsbeständigen Pulverlacken. Dies reduziert die fertigungsbedingte Oberflächenrauheit von generativ gefertigten Bauteilen und steigert deren Verschleißbeständigkeit signifikant, was in zahlreichen Anwendungen zu einer Verbesserung der Bauteileigenschaften beiträgt. Somit ist neben der Beeinflussung von Optik und Haptik auch eine Erhöhung der Abrieb- und Verschleißfestigkeit möglich. Zudem verfolgt das Vorhaben die Entwicklung niedrigschmelzender Pulverlacke mit niedrigen Vernetzungstemperaturen. Die Absenkung der Vernetzungstemperatur hätte eine Reduzierung der notwendigen Prozessenergie und somit eine signifikante Kosten- und Energieeinsparung im Beschichtungsprozess zur Folge. Außerdem würde sich der Anwendungsbereich für die Pulverlackbeschichtung von Kunststoffen deutlich erweitern, da durch die hohen Vernetzungstemperaturen von Pulverlacken Kunststoffe derzeitig für eine derartige Beschichtung nicht in Frage kommen
MEMoRIAL-M2.4 | In-situ SEM Methoden zur Verbesserung von Implantatmaterialien
Laufzeit: 01.02.2017 bis 30.04.2021
Hintergrund
>> der Ersatz menschlicher Gelenke (Implantate) wird immer wichtiger (demographischer Wandel)
>> Materialien für medizinische Implantate bieten verschiedene Herausforderungen und Verbesserungsmöglichkeiten
Zielsetzung
>> Anbieten von kleinmaßstäblichen Lösungen für Verbesserungen durch den Einsatz von in-situ Methoden zur Untersuchung und Analyse von Materialien und den damit verbundenen Mechanismen für medizinische Implantate
Methoden
>> mechanische und thermische Behandlungen
>> SEM-EDS (energiedispersive Röntgenspektroskopie) / EBSD (Elektronenrückstreuung) in-situ Methoden
Ergebnisse
>> Klärung der Phasenumwandlungsmechanismen von CoCrMo-Legierungen (Voraussetzungen, Aktivierung, Prozess, Folgen)
>> phasenbezogene (Gefüge-)Eigenschaften von CoCrMo-Legierungen unter verschiedenen Bedingungen
Schlussfolgerungen
>> werkstoffwissenschaftlich fundierte Empfehlungen für mögliche Verbesserungen für medizinische Implantate im Hinblick auf mögliche Änderungen der chemischen Zusammensetzung und/oder Vorbehandlungen vor der Implantation
Originalität
>> Forschung an der Schnittstelle zwischen Maschinenbau und Medizin
>> einzigartige Kombination von Methoden (in-situ SEM) und Materialien (biomedizinische Implantate) bietet neue informative und hilfreiche Einblicke in Mechanismen in Materialien für medizinische Implantate
Keywords
CoCrMo, in-situ, Rasterelektronenmikroskopie (SEM), Phasenumwandlung
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt
Entwicklung geeigneter Prozesse und Werkzeuge für die Präzisionsbearbeitung von Co-Cr-Mo-Superlegierungen zur Steigerung der Sicherheit medizinischer Implantate
Laufzeit: 01.09.2017 bis 01.09.2019
Bei medizinischen Gelenkpaarungen bzw. Endoprothesen, welche aus hochfesten und schwer zerspanbaren Werkstoffen, wie Kobalt-Chrom-Molybdän, Titan oder Keramik bestehen, ist ein wirtschaftlicher Fertigungsprozess notwendig, welcher ein fehlerfreies Produkt garantiert. Bei medizinischen Implantaten bestehen z.T. spezifische Anforderungen an die verwendeten Legierungen (z.B. körperverträgliche und medizinisch zugelassene Werkstoffe oder Beständigkeit gegenüber Wärmeentwicklung und Druck- bzw. Zugbelastungen) und Forderungen nach einer störungsfreien, mehrachsigen Lastübertragung bei mehreren Millionen Lastzyklen und mehrachsigen Bewegungsbeaufschlagungen. Um den Forderungen nach steigenden Lastzyklen, höherer Steifigkeit, größeren Kraftübertragungsmomenten, geringerem Gewicht, komplexeren Geometrien und verbessertem Verschleißverhalten zu entsprechen, sollen effiziente Fertigungsverfahren auf Basis werkstofftechnischer Grundlagenuntersuchungen entwickelt werden. Der Werkstoff Co-Cr-Mo ist spanend schwer zu bearbeiten. Bauteile aus hochfesten Legierungen müssen nach dem Drehen und Fräsen kosten- und zeitintensiv durch Schleifen und Polieren endbearbeitet werden. Dennoch lassen sich oft die geforderten Oberflächenstrukturen und Randzoneneigenschaften, wie Zug- und Druckeigenspannungen, Rauheitswerte und die Vermeidung einer Gratbildung nicht ausreichend erreichen. Selbst bei standardisierten Oberflächen werden Verschleißerscheinungen der Gleitpartner sichtbar. Die Folge von ungenügenden Oberflächenqualitäten sind eingeschränkte Funktionseigenschaften, ggf. Gelenkbruch und dementsprechend vollständiger Funktionsausfall ganzer Körperbereiche.
2025
Buchbeitrag
Optimization of X-ray energy for XRF applications using dual LiTaO3 pyroelectric crys
Ebrahim, Irshad; Harnisch, Karsten; Wilke, Markus
In: 2025 38th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC) , 2024 - [Piscataway, NJ] : IEEE ; Knápek, Alexandr, insges. 2 S. [Konferenz: 38th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), Reykjavik, Iceland, 08-11 July 2025]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Effects of Cr addition on Ti implant alloys (Ti-Cr/Ti-Al-V-Cr) to enhance corrosion and wear resistance
Herbster, Maria; Garke, Bernd; Harnisch, Karsten; Michael, Oliver; Lieb, Alexandra; Betke, Ulf; Könnecke, Mandy; Heyn, Andreas; Kriegel, Paulina; Thärichen, Henrike; Bertrand, Jessica; Krüger, Manja; Halle, Thorsten
In: Journal of the mechanical behavior of biomedical materials - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 164 (2025), Artikel 106899, insges. 23 S.
2024
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Silver-integrated EDM processing of TiAl6V4 implant material has antibacterial capacity while optimizing osseointegration
Büssemaker, Hilmar; Meinshausen, Ann-Kathrin; Bui, Viet Duc; Döring, Joachim; Voropai, Vadym; Buchholz, Adrian; Müller, Andreas Johann; Harnisch, Karsten; Martin, André; Berger, Thomas; Schubert, Andreas; Bertrand, Jessica
In: Bioactive materials - [Bejing] : KeAi Publishing, Bd. 31 (2024), S. 497-508
Ultrasonic vibration assisted silver integration by powder mixed EDM for antibacterial surfaces
Bui, Viet Duc; Martin, André; Berger, Thomas; Harnisch, Karsten; Döring, Joachim; Bertrand, Jessica; Schubert, Andreas
In: Procedia CIRP / CIRP - The International Academy for Production Engineering - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 123 (2024), S. 410-415
2023
Abstrakt
Cubic GaN epilayers grown by remote epitaxy on graphene covered 3C-SiC (001)/Si(001) substrates
Littmann, Mario; August, Olga; Harnisch, Karsten; Halle, Thorsten; Bertram, Frank; Christen, Jürgen
In: ICNS-14 - Fukuoka, Japan . - 2023, Artikel TuP-GR-7 [Konferenz: 14th International Conference on Nitride Semiconductors, ICNS-14, Fukuoka, Japan, November 12-17, 2023]
2022
Buchbeitrag
Study on flushing condition for improving silver deposition in silver nano-powder mixed EDM
Bui, Viet Duc; Meinshausen, Ann-Kathrin; Berger, Thomas; Martin, André; Harnisch, Karsten; Bertrand, Jessica; Schubert, Andreas
In: Proceedings of the 22nd International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology , 2022 - Bedford, UK : euspen, S. 289-292
Begutachteter Zeitschriftenartikel
3D-Druck - Funktionalisierte Pulverlackbeschichtungen
Harnisch, Karsten; Wilke, Markus; Schulz, Jana; Sureck, Ludwig
In: Journal für Oberflächentechnik - Wiesbaden : Vieweg, Bd. 62 (2022), Heft 11, S. 46-49
Microstructure-dependent crevice corrosion damage of implant materials CoCr28Mo6, TiAl6V4 and REX 734 under severe inflammatory conditions
Herbster, Maria; Rosemann, Paul; Michael, Oliver; Harnisch, Karsten; Ecke, Martin; Heyn, Andreas; Lohmann, Christoph H.; Bertrand, Jessica; Halle, Thorsten
In: Journal of biomedical materials research / B - Hoboken, NJ : Wiley, Bd. 110 (2022), Heft 7, S. 1687-1704 [First published 17.02.2022]
Microstructural modification of TiAl6V4 alloy to avoid detrimental effects due to selective in vivo crevice corrosion
Herbster, Maria; Harnisch, Karsten; Kriegel, Paulina; Heyn, Andreas; Krüger, Manja; Lohmann, Christoph H.; Bertrand, Jessica; Halle, Thorsten
In: Materials - Basel : MDPI, Bd. 15 (2022), Heft 16, Artikel 5733, insges. 26 S.
2021
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Effect of deep rolling on subsurface conditions of CoCr28Mo6 wrought alloy to improve the wear resistance of endoprostheses
Herbster, Maria; Harnisch, Karsten; Haberland, Eva; Kriegel, Paulina; Döbberthin, Christin; Heyn, Andreas; Döring, Joachim; Lohmann, Christoph H.; Bertrand, Jessica; Halle, Thorsten
In: Journal of the mechanical behavior of biomedical materials - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 118 (2021), Artikel 104398
2020
Abstrakt
Microstructural modification, characterization and corrosion resistance of a biomedical low carbon CoCrMo-alloy
Harnisch, Karsten; Klee, C.; Bairl, T.; Halle, Thorsten; Rosemann, Paul
In: Materials Science Engineering 2020 Digital Conference, MSE 2020 [Materials Science and Engineering, MSE, Virtual Congress, Sep. 22-25, 2020]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Microstructure and surface investigations of TiAl6V4 and CoCr28Mo6 orthopaedic femoral stems
Herbster, Maria; Harnisch, Karsten; Baierl, Toni; Rosemann, Paul; Lohmann, Christoph H.; Bertrand, Jessica; Halle, Thorsten
In: IOP conference series / Materials science and engineering / Institute of Physics - London [u.a.] : Institute of Physics - Vol. 882.2020, Paper 012004, insgesamt 16 Seiten [Symposium: Symposium on Materials and Joining Technology, Magdeburg, Germany, 7-8 September 2020]
Pyroelectric X-ray generator for XRF in combination with optical microscopy
Wilke, Markus; Hanns, L; Harnisch, Karsten; Knapp, W.; Ecke, Martin; Halle, Thorsten
In: IOP conference series / Institute of Physics - London [u.a.] : Institute of Physics - Vol. 882 (2020), Paper 012026, insgesamt 8 Seiten [Symposium: Symposium on Materials and Joining Technology, Magdeburg, Germany, 7-8 September 2020]
In vivo corrosion and damages in modular shoulder prostheses
Herbster, Maria; Märtens, Nicole; Harnisch, Karsten; Berth, Alexander; Döring, Joachim; Lohmann, Christoph H.; Halle, Thorsten; Bertrand, Jessica
In: Journal of biomedical materials research / B - Hoboken, NJ : Wiley, Bd. 108 (2020), Heft 5, S. 1764-1778
2019
Abstrakt
Phase analyses of surgical CoCrMo alloys in different conditions by SEM and EBS
Harnisch, Karsten; Klee, Carsten; Baierl, Toni; Halle, Thorsten; Rosemann, Paul
In: ResearchGATE - Cambridge, Mass. : ResearchGATE Corp. . - 2019 [Konferenz: Microscopy Conference, MC, Berlin, 2019]
Gefügemodifizierung und -charakterisierung einer medizinischen CoCrMo-Legierung
Harnisch, Karsten; Rosemann, Paul; Klee, Carsten; Baierl, Toni; Halle, Thorsten
In: WW WerkstoffWoche - Sankt Augustin : Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. . - 2019 [Konferenz: Werkstoffwoche 2019, Dresden]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Focusing of x-rays emitted by a pyroelectric x-ray generator for micro x-ray fluorescence
Wilke, Markus; Harnisch, Karsten; Knapp, Wolfram; Ecke, Martin; Halle, Thorsten
In: Journal of vacuum science & technology. B, Microelectronics processing and phenomena - New York, NY : Inst. - Vol. 37.2019, 1, Artikel 011203
2018
Abstrakt
Investigations on electrical properties and correlations to electron and X-ray energies of pyroelectric LiTaO3and LiNbO3
Wilke, Markus; Harnisch, Karsten; Knapp, Wolfgang; Ecke, Martin; Senft, Thorsten; Halle, Thorsten
In: 2018 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC) - [Piscataway, NJ] : IEEE, insges. 2 S. [Konferenz: 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC) Kyoto, Japan, 9-13 July]
Self-focusing of electrons emitted by rectangular pyroelectric crystals - a study on geometrical conditions for optimized X-ray intensities
Harnisch, Karsten; Wilke, Markus; Knapp, Wolfram; Ecke, Martin; Hanns, Lucas; Halle, Thorsten
In: 2018 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC) - [Piscataway, NJ] : IEEE, insges. 2 S. [Konferenz: 31st International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC)Kyoto, Japan, 9-13 July 2018]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Optimization of pyroelectric electron sources for the generation of x-rays for x-ray fluorescence applications
Wilke, Markus; Harnisch, Karsten; Knapp, Wolfram; Ecke, Martin; Halle, Thorsten
In: Journal of vacuum science & technology. B, Microelectronics processing and phenomena - New York, NY : Inst. - Vol. 36.2018, 2, Art. 02C101
Ceramic prosthesis surfaces induce an inflammatory cell response and fibrotic tissue changes
Bertrand, Jessica; Delfosse, Daniel; Mai, Viola; Awiszus, Friedemann; Harnisch, Karsten; Lohmann, Christoph H.
In: The bone & joint journal - London : British Editorial Society of Bone and Joint Surgery - Bd. 100-B.2018, 7, Seite 882-890
2017
Abstrakt
Gefüge- und Phasenanalyse einer biokompatiblen Co-Cr-Mo-Legierung
Dieck, Sebastian; Ecke, Martin; Harnisch, Karsten; Rosemann, Paul; Halle, Thorsten
In: Berlin: BAM, 2017, 1 Online-Ressource [Konferenz: Werkstoffwoche 2017, Dresden, 27. - 29.09.2017; Veröffentlicht in Publica - Publikationsserver der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)]
Buchbeitrag
Investigations of pyroelectric crystals for vacuum electron sources and X-ray applications
Wilke, Markus; Knapp, Wolfram; Ecke, Martin; Harnisch, Karsten; Zierau, Marco; Halle, Thorsten
In: 2017 30th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC) , 2017 - [Piscataway, NJ] : IEEE, S. 166-167 [Konferenz: 30th International Vacuum Nanoelectronics Conference (IVNC), Regensburg, Germany, 10-14 July 2017]
Intensitätsoptimierung von pyroelektrischen Röntgenquellen zum Einsatz in der Materialanalyse
Harnisch, Karsten; Wilke, Markus; Knapp, Wolfram; Ecke, Martin; Halle, Thorsten
In: 16. Sommerkurs Werkstoffe und Fügen - Magdeburg, 08. und 09. September 2017 , 2017 , korrigierte Auflage - Magdeburg : Universitätsbibliothek, S. 105-112
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Pyroelektrische Röntgenquellen zum Einsatz in der Materialanalyse - Optimierung der material- und vakuumtechnischen Eigenschaften
Wilke, Markus; Knapp, Wolfram; Harnisch, Karsten; Ecke, Martin; Halle, Thorsten
In: Vakuum in Forschung und Praxis - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 29 (2017), Heft 5, S. 36-41