Jahr: 2017

Faserverbundwerkstoffe mit Cellulosefaserverstärkung für Automobilanwendungen

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Autoren: Katrin Ganß, Thomas Reußmann, Renate Lützkendorf

Einleitung

Naturfasern wie Flachs, Hanf oder auch Kenaf werden seit mehr als 30 Jahren in der Automobilindustrie zur Herstellung naturfaserverstärkter Kunststoffe (NFK) bspw. für Türverkleidungen, Instrumententafelträger oder Kofferraumauskleidungen eingesetzt. Mittlerweile haben sich diese Materialien unter anderem aufgrund ihrer hervorragenden Performance wie:

  • hohe mechanische Kennwerte,
  • gute Dämpfungseigenschaften und
  • der geringen Faser- bzw. Verbunddichte

fest etabliert [1]. Insbesondere die geringe Verbunddichte (bei gepressten Bauteilen mit PP-Matrix bis zu 0,6 g/cm³ möglich [2]) macht NFK vor allem im Hinblick auf ihr Leichtbaupotential sehr interessant [3].Trotz der überaus positiven Eigenschaften, welche den breiten Einsatz dieser Verbunde in der Industrie erst ermöglichten, gibt es auch Defizite [1, 4]:

  • Emissionen (Fogging, Geruch), welche durch die chemische Zusammensetzung (insbesondere Pektine, Wachse, Lignin) hervorgerufen werden
  • Niedrige Schlagzähigkeit (problematisch bei crashbeanspruchten Bauteilen)
  • Natürliche Qualitätsschwankungen (Feinheit, Festigkeit, Faserlänge, Schäbenanteil)
  • Lokal begrenzte Verfügbarkeit und Preisschwankungen

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Composite-Bearbeitung mit KSS

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CFK-Werkstück in der Nassbearbeitung

Composite-Materialien wie carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) sind aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften wichtiger Werkstoff für viele Branchen, jedoch schwer zu bearbeiten. Bohrungen und Zerspanungsoperationen erfolgen hier klassischerweise trocken – die Werkstücke bereiten den Verantwortlichen jedoch nicht selten durch mindere Qualität und zu hohem Ausschuss Kopfzerbrechen. Der Schmierstoffhersteller Rhenus Lub schlägt in Sachen CFK einen problem- und zukunftsorientierten Weg ein: die Zerspanung mit speziell entwickelten Kühlschmierstoffen. Weiterlesen

Risikomanagement als wesentliche Grundlage des sicheren Betriebs von Anlagen und Maschinen

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Autoren: Johannes Single M.Sc., Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schmidt, Prof. Dr.-Ing. Jens Denecke

Ein Risikomanagement wird betrieben, um Entscheidungen basierend auf der aktuellen Risikosituation zu treffen. Es trägt dazu bei, unternehmerische oder organisatorische Ziele wie beispielsweise Erfolg, Image, Liquidität und Existenz zukünftig zu sichern.Unter dem Begriff Risikomanagement versteht man eine Führungsaufgabe, um Risiken innerhalb Organisationen zu steuern. Hierzu werden Maßnahmen zur Identifikation, Analyse, Bewertung und Kontrolle von Risiken angewandt. Weiterhin gilt es, die firmen- und organisationspolitische Ausrichtung und übergeordneten Ziele und Strategien zu berücksichtigen. Weiterlesen

Beton aus dem 3D-Drucker

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Eines der größten Testobjekte, die im Rahmen des Forschungsprojekts im Extrusionsverfahren entstanden sind, ist ein Wandelement mit Abmessungen von 150 cm x 50 cm x 93 cm (L x B x H). (Foto: K. Henke / TUM); Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion

Traditionell werden Bauteile aus Beton gegossen. Die dafür notwenige Verschalung begrenzt jedoch die Gestaltungsmöglichkeiten. Neue Freiheiten in der Formgebung ermöglicht der 3D-Druck. Forscherinnen und Forscher an der Technischen Universität München (TUM) experimentieren mit verschiedenen Verfahren, unter anderem dem sogenannten selektiven Binden. Mit dieser Technik ist es jetzt erstmals gelungen, filigrane, bionische Strukturen aus echtem Beton zu drucken.

Passgenaue Implantate, gewichtsoptimierte Flugzeug- und Autobauteile – in vielen Industriezweigen wird der 3D-Druck heute bereits routinemäßig eingesetzt. Höchste Zeit, dass auch die Architektur davon profitiert, meint Dr. Klaudius Henke vom Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion an der TUM: „Die additive Fertigung wäre für das Bauwesen extrem attraktiv: Sie erlaubt eine große Formenvielfalt – und auch bei kleinen Stückzahlen – hohe Wirtschaftlichkeit.“ Weiterlesen

Roboter sollen lernen zwischenmenschlich sensibel zu agieren

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Der Asarob hilft dem Menschen beim Einkaufen. Foto: Unity Robotics/Deniz Saylan

Einen Gegenstand entgegennehmen oder ihn einer anderen Person reichen: Was für Menschen zu den natürlichsten, einfachsten Handlungen gehört, ist für Roboter eine schwierige Angelegenheit. Denn dabei ist nicht nur in Bezug auf die physische Interaktion eine gewisse Feinfühligkeit nötig. Wohin schaut der andere, ist er ansprechbar? Menschen nehmen Signale, die die Aufmerksamkeit ihres Gegenübers reflektieren, unterbewusst wahr und verhalten sich entsprechend. Dieselbe Sensibilität auch Robotern beizubringen, daran arbeiten Forscher des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, dem Fraunhofer-Zentrum für Internationales Management und Wissensökonomie IMW, dem Cognitive Systems Lab der Universität Bremen, der Unity Robotics GmbH sowie der SemVox GmbH im neu gestarteten Projekt »Aufmerksamkeits-Sensitiver AssistenzRoboter« (ASARob). Weiterlesen

Vom Baum zum Strukturschaum

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© Foto Fraunhofer IMWS
Ausgangsstoffe für biobasierte Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen

Am Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS wurden in einem Verbundforschungsprojekt des Spitzenclusters BioEconomy Kunststoffe aus Biomasse entwickelt. Entstanden sind nachhaltige Biopolymere auf Basis von Tallöl, die als Bodenbeläge und Strukturschaumstoffe Anwendung im Haus- und Möbelbau finden können.

Unzählige Produkte des täglichen Lebens werden aus Erdöl hergestellt. Doch der Rohstoff ist eine endliche Ressource. Um den industriellen Bedarf langfristig zu befriedigen und dabei das Klima zu schonen, müssen Alternativen auf Basis nachwachsender Rohstoffe gefunden werden, die fossile Rohstoffe in der Zukunft ersetzen können. Weiterlesen

Concept Laser legt Grundstein für die Additive Fertigung der Zukunft

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Der 3D-Campus wird künftig Forschung und Entwicklung sowie Produktion, Service und Logistik unter einem Dach vereinen. Auf einer Fläche von ca. 40.000 Quadratmetern entsteht Platz für ca. 500 Arbeitsplätze.
© Concept Laser GmbH

GE (NYSE: GE) und Concept Laser legten am 30.11.2017 mit dem ersten Spatenstich den Grundstein für einen neuen Standort in Lichtenfels. Der 3D Campus wird künftig Forschung und Entwicklung sowie Produktion, Service und Logistik unter einem Dach vereinen. Die neuen Räumlichkeiten sollen Anfang 2019 bezugsbereit sein und auf einer Fläche von ca. 40.000 Quadratmetern Platz für ca. 500 Mitarbeiter bieten. Die zukünftige Produktionskapazität wird sich um den Faktor vier erhöhen. Damit wird der Standort Lichtenfels von Concept Laser zu einem Zentrum für die Produktion von 3D-Metalldruck-Maschinen von GE weltweit werden. Das Investment in den neuen Standort beträgt rund 105 Millionen Euro. Weiterlesen

Chrom-VI-freies Verfahren zum Galvanisieren von ABS-Oberflächen

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Nicht-toxische, umweltfreundliche und gut überführbare Alternative zu konventionellen Verfahren erfolgreich im Labormaßstab erprobt

Wissenschaftler um Dr. Dieter Lehmann aus dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) haben ein Verfahren zum Galvanisieren von ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)-Kunststoffen entwickelt, das auf den Einsatz von Chromschwefelsäure, d.h. auf gefährliche Chrom-VI-Verbindungen, verzichtet und auch keine anderen Beizverfahren nötig macht. Das im Labormaßstab erfolgreich getestete und zum Patent angemeldete Verfahren ist somit eine umweltfreundliche Alternative zum etablierten galvanischen Beschichtungsverfahren und lässt sich relativ leicht in existierende Produktionslinien integrieren. Weiterlesen

Verunreinigungen auf 3D-Bauteilen erkennen

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© Foto Fraunhofer IPM
Das bildgebende Inline-Messsystem F-Scanner untersucht Bauteile während der Fertigung punktgenau auf Verschmutzungen.

Haften Verunreinigungen auf der Oberfläche von Bauteilen, kann dies den weiteren Produktionsprozess erschweren oder das ganze Bauteil unbrauchbar machen. Ein Fluoreszenzscanner von Fraunhofer IPM ermöglicht erstmals, metallische Bauteile im Fertigungsprozess bildgebend auf Öl, Späne oder Reinigungsmittel zu untersuchen – und jedes einzelne Objekt zu prüfen.

Kleinste Dinge können große Auswirkungen haben: So etwa winzige Schmutzpartikel, die bei der Fertigung von Bauteilen auf ihrer Oberfläche kleben. Beispiel Ölwanne: Sitzen Ölverunreinigungen dort, wo später die Dichtmasse angebracht werden soll, hält die Dichtung an dieser Stelle nicht – die Wanne wird hier wahrscheinlich durchlässig sein. Bisher ist es technisch nicht möglich, alle Bauteile auf Restverschmutzungen zu überprüfen. Es werden lediglich Stichproben genommen, die zum einen zeitintensiv sind, zum anderen keine Aussage darüber ermöglichen, an welcher Stelle der Bauteiloberfläche sich die Verunreinigung befand. Weiterlesen

Stickoxide: Neuartiger Katalysator soll Abgase ohne Zusätze reinigen

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Aufbau des neuartigen Katalysators
Copyright: Forschungszentrum Jülich / J. Dornseiffer

Jülicher Forscher entwickeln gemeinsam mit der RWTH Aachen und der Industrie eine neue Technologie zur effizienten NOx-Reduzierung aus Dieselabgasen

Die Stickoxid-Werte von Dieselfahrzeugen sorgen seit einiger Zeit für Diskussionen. Selbst Katalysatoren, die diese gesundheitsschädlichen Schadstoffe mithilfe von Zusätzen wie etwa Harnstoff in Stickstoff zurückverwandeln, wirken erst ab einer Abgastemperatur von 150 Grad Celsius, die unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise im Stadtverkehr, besonders bei Nutzfahrzeugen oftmals nicht erreicht werden. Um die Situation zu verbessern, arbeiten Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich gemeinsam mit der RWTH Aachen und den Industriepartnern Ford, Deutz, Sasol, FEV, Umicore sowie Clariant im Projekt DeNOx an einem neuartigen Katalysatortyp, der Stickoxide (NOx) nahezu vollständig und ohne Zusätze aus den Abgasen von Verbrennungsmotoren entfernt. Weiterlesen