Metalinsen

Dr. David Offenberg, Dr. Ramona Langner, Dr. Diana Freudendahl

Metalinsen sind neuartige optische Bauteile, die Licht nicht wie herkömmliche Linsen fokussieren, sondern auf sogenannten Metaoberflächen beruhen. Dadurch können sie bis zu 1000-mal flacher ausfallen und zukünftig bisher unerreicht kompakte und leichte optische Systeme ermöglichen – möglicherweise sogar mit Auflösungen unterhalb der Wellenlänge.

Eine Metalinse besteht aus einem flachen lichtdurchlässigen Trägermaterial mit einer nanostrukturierten Oberfläche, die mehrere hundert Nanometer dick ist und sich aus unterschiedlich dimensionierten Elementen wie Säulen, Rillen oder Bohrungen von wenigen zehn bis hunderten Nanometern Durchmesser zusammensetzt. In den letzten Jahren gab es vor allem bedeutende Fortschritte bei der computerbasierten Berechnung solcher komplexer nanostrukturierter Oberflächen, mit denen die Ausbreitung des Lichts beeinflusst wird. So funktionieren experimentell demonstrierte Metalinsen nicht mehr nur im Bereich einer einzelnen Wellenlänge, sondern beispielsweise auch fast im gesamten sichtbaren Spektralbereich. Je nach Wellenlängenbereich, in dem eine Metalinse eingesetzt werden soll, werden für diese Metaoberflächen Materialien mit einem entsprechend geeigneten Transmissionsverhalten verwendet (z. B. Titandioxid, Siliziumnitrid oder Galliumphosphid im sichtbaren und Aluminiumnitrid im ultravioletten Spektralbereich sowie Chalkogenid-Legierungen im mittleren und Silizium im langwelligen Infrarotbereich). Weiterlesen

Innovative Fördertechnik für Effizienz und Nachhaltigkeit

Digitalisierung, Nachhaltigkeit und Künstliche Intelligenz sowie der nach wie vor stark wachsende E-Commerce sind die Treiber für Innovationen im Bereich Fördertechnik. Auf der LogiMAT, die als führende Leistungsshow und Trendbarometer der Branche gilt, präsentieren die internationalen Geräte- und Anlagenbauer vom 10. bis 12. März ihre jüngsten Produkt- und Systementwicklungen. Weiterlesen

Qualitätssicherung mittels Spektroskopie bei der laserbasierten experimentellen Werkstoffentwicklung

Abstract

Die Entwicklung und Verfügbarkeit von Werkstoffen und den aus ihnen herstellbaren Werkzeugen und Produkten sind seit jeher die Basis für den technischen und sozialen Fortschritt. Nicht zuletzt für metallische Konstruktionswerkstoffe gilt jedoch, dass ihre Leistungsgrenzen in vielen Anwendungsgebieten bereits erreicht worden sind. Die zunehmenden Anforderungen an Eigenschaften und Qualität der Werkstoffe machen somit Innovationen in der Werkstoffentwicklung erforderlich. Mit der neuen Methode des Laser-Tieflegierens sollen die Grenzen der konventionellen Schmelzmetallurgie überwunden werden. Das Ziel dieser experimentellen Werkstoffentwicklung ist eine hochdurchsatzfähige und reproduzierbare Erzeugung von chemisch homogenen Legierungsvarianten. Die Beherrschung des Tieflegierprozesses hinsichtlich der Homogenität des Umschmelzbades ist hierfür ein wichtiger Schritt und soll mittels in-situ-Erfassung des Emissionsspektrums des prozessinduzierten Plasmas sichergestellt werden. In ersten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass der zeitliche Verlauf einer Chromlinie dafür geeignet ist, während des Umschmelzvorgangs die Veränderung des Elementgehaltes innerhalb des Umschmelzbades zu beobachten. So stellte sich beim Tieflegieren von einem Grundsubstrat aus unlegiertem Einsatzstahl 1.0401 mit einer vordeponierten Schicht aus einem pulverförmigen Edelstahl 1.4404 die Intensität der Chromlinie spätestens nach zwei Umschmelzvorgängen, was einer Dauer von 1,1 s entspricht, auf ein konstantes Niveau ein.

Bild 1: Laser-Tieflegieren mit Prozessüberwachung mittels Spektroskopie.

Bild 1: Laser-Tieflegieren mit Prozessüberwachung mittels Spektroskopie.

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Von Instandhaltung zu Smart Maintenance – einer der primären Anwendungsfälle von Industrie 4.0

Der Industriestandort Deutschland befindet sich im Wandel. Neue, digitale Technologien ermöglichen es, Betriebs-, Zustands- und Ereignisdaten in stetig steigender Menge zu erfassen, aufzubereiten, zu analysieren und für die industrielle Anwendung nutzbar zu machen. Der Instandhaltung bzw. dem industriellen Service eröffnen sie das große Potential, eine bedarfsgerechte Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen datenbasiert effektiver und effizienter zu erreichen als bisher. Dieser Wandel, ergänzt durch organisatorische sowie kulturelle Anpassungsprozesse zur Nutzung neuer Technologien, kann als Transformation zur Smart Maintenance verstanden werden. Auf Basis von digitalen Daten und Erfahrungswissen wird mittels Smart Maintenance die selbständige Weiterentwicklung der Instandhaltungsorganisation angestrebt, mit dem Ziel, den größtmöglichen Wertbeitrag für das produzierende Unternehmen zu leisten.

Top-Performer weisen einen höheren Detailgrad ihrer digitalen Anlagenstruktur auf als Follower

Top-Performer weisen einen höheren Detailgrad ihrer digitalen Anlagenstruktur auf als Follower
© FIR e. V. an der RWTH Aachen

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Multimaterialbauweisen mit laserbasierter Additiver Fertigung

In zahlreichen gegenwärtigen und potentiellen Anwendungen kann von der Entwicklung von Multimaterial-Technologien profitiert werden. Durch Auf- und Anbringen von unterschiedlichen Materialien an strategischen Punkten im und um das Bauteil können gewünschte Eigenschaften gezielt realisiert oder verstärkt und Funktionen direkt integriert werden. Die Industrie nutzt Multimaterial-Designs in zahlreichen Anwendungen wie selbstverständlich.

Rotationssymmetrisches Multimaterial-Bauteil bestehend aus Cu-, Ni- und Fe-Basislegierungswerkstoffen

Bild 1: Rotationssymmetrisches Multimaterial-Bauteil bestehend aus Cu-, Ni- und Fe-Basislegierungswerkstoffen

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Digitale Lebenslaufakten in der industriellen Instandhaltung

Industrielle Kollaboration

Die digitale Vernetzung ist im mittelständischen Maschinen- und Anlagenbau ein wichtiger Baustein, um die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens zu sichern. Unter anderem werden komplexe Anlagen und Maschinen mit industriellen Dienstleistungen verknüpft. Dazu zählen beispielsweise Wartungs- oder Remote-Dienstleistungen. Industrielle Dienstleistungen werden durch eine Verknüpfung von datenbasierten Services und physischen („Vor-Ort“-) Services gestaltet. Das setzt jedoch eine Zusammenarbeit verschiedener Akteure bei der Erbringung solcher Services voraus: Anlagenhersteller, IT- und Servicedienstleister bündeln ihre Kompetenzen und bringen gemeinsame Wertschöpfungsnetzwerke hervor. Bisher mangelt es hierfür allerdings an einer transparenten und standardisierten Lösung, die es ermöglicht, die Daten für eine unternehmensübergreifende Wertschöpfung für alle Partner sichtbar, verwertbar und austauschbar zu machen. Weiter gibt es bisher keine einheitliche Sprache, die eine effiziente und sichere Vernetzung von unterschiedlichen Unternehmen gewährleistet. Einen vielversprechenden Ansatz für diese Problematik liefern digitale Lebenslaufakten. Weiterlesen

Geschäftsführer von Franz Stankalla: Die Mikron 6×6 öffnet neue Märkte

Bild 1: Begeistert von der Mikron 6x6: Die Geschäftsführer David Stankalla, Franz Stankalla (v.l.n.r) und der Gebietsverkaufsleiter Mikron, Bernd Petermann

Bild 1: Begeistert von der Mikron 6×6: Die Geschäftsführer David Stankalla, Franz Stankalla (v.l.n.r) und der Gebietsverkaufsleiter Mikron, Bernd Petermann

Der Werkzeugmaschinenbaukasten Mikron 6×6 liegt im Trend. Dank nahtloser Einbindung der Automation über alle individuellen 102 Kombinationsvarianten hinweg, einer einfachen Bedienung, geringem Flächenbedarf und höchster Autonomie. Dass sich der Baukasten auch für kleine und mittelgrosse Unternehmen (KMU) eignet, zeigt das Beispiel des Unternehmens Franz Stankalla. «Die Mikron 6×6 erfüllt genau unsere Bedürfnisse», sagt Geschäftsführer Franz Stankalla im Interview. Weiterlesen

Eine echte Alternative zum Erdöl

Monomereinheit des Poly-3S-caranamid.

Monomereinheit des Poly-3S-caranamid.
Bild: P. Stockmann / TUM

Synthese biobasierter Hochleistungs-Polyamide aus biogenen Reststoffen

Ein Forschungsteam der Fraunhofer-Gesellschaft und der Technischen Universität München (TUM) unter Leitung des Chemikers Volker Sieber hat eine neue Polyamid-Familie entwickelt, die sich aus einem Nebenprodukt der Zelluloseproduktion herstellen lässt – ein gelungenes Beispiel für nachhaltigere Wirtschaftsweise mit biobasierten Materialien.
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Mit Künstlicher Intelligenz Werkzeugmaschinen warten

Demonstration des am KIT entwickelten Systems zur vollautomatischen Verschleißkontrolle von Kugelgewindetrieben mithilfe von Künstlicher Intelligenz.

Demonstration des am KIT entwickelten Systems zur vollautomatischen Verschleißkontrolle von Kugelgewindetrieben mithilfe von Künstlicher Intelligenz. (Foto: KIT)

Verschleiß an der Spindel in Kugelgewindetrieben kann mit einem intelligenten System aus dem KIT kontinuierlich überwacht und bewertet werden

Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein System zur vollautomatischen Überwachung von Kugelgewindetrieben in Werkzeugmaschinen entwickelt. Dabei kommt eine direkt in die Mutter des Kugelgewindetriebs integrierte Kamera zum Einsatz. Auf Basis der dabei erzeugten Bilddaten überwacht eine Künstliche Intelligenz (KI) kontinuierlich den Verschleiß und reduziert so den Maschinenstillstand. Weiterlesen

Schnellster hochpräziser 3D-Drucker

Das Metamaterial, das mit dem neuen System gedruckt wurde, besteht aus einer komplexen dreidimensionalen Gitterstruktur im Mikrometermaßstab.

Das Metamaterial, das mit dem neuen System gedruckt wurde, besteht aus einer komplexen dreidimensionalen Gitterstruktur im Mikrometermaßstab. (Foto: Vincent Hahn, KIT)

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT entwickeln neues 3D-Drucksystem für submikrometergenaue Strukturen in Rekordgeschwindigkeit

3D-Drucker, die im Millimeterbereich und größer drucken, finden derzeit Eingang in die unterschiedlichsten industriellen Produktionsprozesse. Viele Anwendungen benötigen jedoch einen präzisen Druck im Mikrometermaßstab und eine deutlich höhere Druckgeschwindigkeit. Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein System entwickelt, mit dem sich in bisher noch nicht erreichter Geschwindigkeit hochpräzise, zentimetergroße Objekte mit submikrometergroßen Details drucken lassen. Weiterlesen

Die „Kleinen“ von RENNER haben aufgerüstet!

Der neue REKO 350W/22 – jetzt mit 2,2 kW anstatt 1,8 kW.

Der neue REKO 350W/22 – jetzt mit 2,2 kW anstatt 1,8 kW.
(Bildquelle: Renner GmbH)

Es gibt Neuheiten innerhalb der REKO Baureihe von RENNER: Die mobilen Kolbenkompressoren haben jetzt mehr Power und weitere Vorteile.

Das Angebot an RENNER Kolbenkompressoren ist sehr umfangreich. Ob mit stehendem oder liegendem Behälter, fahrbar oder stationär, ob mit oder ohne Schalldämmbox, mit Benzinmotor oder aber als Beistellkompressor. Egal ob ambitionierter Heimwerker, im Handwerksbereich oder in der Industrie – hier ist garantiert der richtige Kolbenkompressor für jede Anwendung dabei. Weiterlesen

IT-Sicherheit in der Produktion ist große Herausforderung für Maschinenhersteller

Fast täglich schrecken Meldungen über Hackerangriffe die Öffentlichkeit auf. Nahezu zwei Drittel der deutschen Unternehmen wurden bereits mindestens einmal gehackt, so das Ergebnis einer Befragung der Deutschen Telekom. Auch der Maschinenbau verzeichnet einen deutlichen Anstieg von Angriffen auf seine Produktionsanlagen. Steffen Zimmermann, Leiter Competence Center Industrial Security im VDMA, spricht von mehr als einem Drittel der befragten Mitglieder in einer VDMA-Umfrage, die von Produktionsausfällen berichten und mehr als der Hälfte der Firmen, die Kapitalschäden aufgrund von Hackerangriffen beklagen. Spätestens jetzt müssten bei den Unternehmen alle Alarmglocken schrillen. Bessere Prävention lautet das Gebot der Stunde. Und im Schadensfall sollten die Kontaktdaten von Experten, die schnell helfen können, griffbereit vorliegen. Weiterlesen