2D-Magnete

Dr. Diana Freudendahl, Dr. Heike Brandt, Dr. Ramona Langner

Mindestens schon seit der Seefahrt der Antike hat der Magnetismus den Menschen begleitet und wird heute in Technologien wie Festplattenspeichern und für medizinische Bildgebungsverfahren verwendet. Dieser langen Geschichte steht das sehr junge Forschungsfeld der 2D-Materialien gegenüber, das erst – ausgehend von der Entdeckung des Graphens – seit weniger als 20 Jahren eingehender untersucht wird. Obgleich seitdem sehr viele 2D-Materialien vorhergesagt, gefunden und isoliert wurden, war lange nicht klar, ob es auch magnetische 2D-Materialien geben könnte. Durch Modifikationen nicht-magnetischer 2D-Materialien, z. B. durch Einfügen von Defekten, kann zwar Magnetismus in diesen Materialien generiert und induziert werden, aber gänzlich intrinsische 2D-Magnete waren noch bis vor 5 Jahren unbekannt. Zwar wurde diese Eigenschaft bereits Mitte des letzten Jahrhunderts vorhergesagt, aber es gelang erst 2016 ein erstes permanent magnetisches 2D-Material zu isolieren. Weiterlesen

Einsatz von Zementbeton für den Ständer einer Werkzeugmaschine

Abstract

Strukturkomponenten von Werkzeugmaschinen werden überwiegend aus den Materialien Stahl oder Gusseisen hergestellt. Daneben wird jedoch auch angestrebt Potenzial zur Reduktion von Kosten zu erschließen und das dynamische Maschinenverhalten durch den Einsatz alternativer Materialien zu verbessern. Der Einsatz von zementgebundenem Beton stellt hierbei aufgrund seiner hohen Materialdämpfung und vergleichsweise geringen Materialkosten einen vielversprechenden Ansatz dar. In einem aktuellen Forschungsprojekt am WZL der RWTH Aachen werden daher Rahmenbedingungen für einen zielgerichteten Einsatz von Zementbeton in Werkzeugmaschinen untersucht. In diesem Artikel werden die Ergebnisse der dynamischen Maschinenuntersuchung an einer Fräsmaschine mit einem Fahrständer aus Zementbeton erläutert und mit den Ergebnissen eines Fahrständers aus Gusseisen verglichen. Weiterlesen

Local Hydrogen Analysis – eine mobile Untersuchungsmethode zur Vermeidung wasserstoffinduzierter Schäden

Bild 1: Beispiel von abgeplatzten Oberflächen einer Arbeitswalze (Rössler et al.; Sonderband Prakt. Metallographie 36, 2004, S. 329-335)

Bild 1: Beispiel von abgeplatzten Oberflächen einer Arbeitswalze (Rössler et al.; Sonderband Prakt. Metallographie 36, 2004, S. 329-335)

In der Technik gibt es den Trend zur Verwendung von immer höherfesten Stählen mit Zugfestigkeiten im Bereich oberhalb von 1.000 MPa. Schrauben werden schon bis zu einer Festigkeit von 1.800 MPa eingesetzt. In der Diskussion steht aktuell, Spannstähle mit Festigkeiten über 2.300 MPa zu verwenden. Bei diesen hohen Festigkeiten steigt die Gefahr der Wasserstoffversprödung rasant an, die zum plötzlichen, katastrophalen Versagen der Bauteile führen kann.

Es ist notwendig, sowohl bei der Bauteilherstellung als auch im Betrieb die Randbedingungen für einen sicheren Einsatz zu kennen. Hierfür werden vor allem Wasserstoffanalysemethoden wie Hydrogen Collecting Analysis (HCA) und Thermodesorptionsanalyse (TDA) verwendet. Allerdings ist die Probenpräparation zerstörend. Je nach zu analysierenden Bauteilen (Walzen, Schweißnähte etc.) ist der Aufwand hoch und Untersuchungen, die begleitend zur Produktion die Wasserstoffaufnahme erfassen sollen, können nur mit einer Serie von Bauteilen durchgeführt werden. Weiterlesen

Innovative Sensorssysteme zur Öl-Zustandsüberwachung und Fluidcharakterisierung

Abbildung 1: fluidFOX, der kompakte Fluidanalysator von Micro Resonant für den industriellen Einsatz.Das Online Condition Monitoring System fluidFOX von Micro Resonant überwacht zuverlässig zahlreiche physikalische Eigenschaften von Maschinenölen. Als Informationsträger liefern diese Daten über den Zustand von Anlagen und Maschinen. Der fluidFOX leistet somit einen Beitrag zur Reduktion von ungeplanten Stillständen und Wartungskosten im Rahmen einer modernen und effektiven voraus-schauenden Instandhaltung. Weiterlesen

Bringen Sie Ordnung in das „Chaos“ der Prüf- und Wartungstermine

Wartungsplaner verwaltet die wiederkehrenden Prüftermine

Es ist nicht immer leicht, den Überblick über Prüfvorschriften und Prüffristen zu bewahren. Egal, ob Geschäftsführer, Fachkraft für Arbeitssicherheit oder Sicherheitsfachkraft: Von einem Wartungsplaner als Arbeitsschutzsoftware profitieren fast alle Bereiche in einem Unternehmen.

Mit der Software Wartungsplaner können Unternehmen sämtliche prüfungspflichtige Gegenstände leicht und schnell verwalten. Weiterlesen

Timken Quick-Flex®- Design

Abbildung 1: Quick-Flex-Kupplung mit  Abdeckung für hohe Drehzahlen

Abbildung 1: Quick-Flex-Kupplung mit Abdeckung für hohe Drehzahlen

Kupplungen mögen unscheinbar sein, sind jedoch unverzichtbar zur Kraftübertragung in Maschinen und Anlagen. Zahnkupplungen – eine Bauform der elastischen Kupplungen – sind in Industrieanwendungen besonders weit verbreitet; sie übertragen hohe Drehmomente und tolerieren moderate Fehlausrichtung. Trotz ihrer breiten Verwendung sind sie nicht für alle Betriebsbedingungen geeignet, z. B. bei extrem hohem Drehmoment, Mangelschmierung oder schlechten Wartungs- und Reparaturbedingungen. Timken Quick-Flex® Elastomerkupplungen sind eine Alternative für schwierige Umgebungen, da sie nicht die Nachteile herkömmlicher Zahnkupplungen haben.

Die Quick-Flex®-Kupplung ist eine zuverlässige, wartungsfreundliche Lösung zur Wellenverbindung.  Bei der Entwicklung des Designs standen die Prinzipien der einfachen Montage und der störungsfreien Wartung im Vordergrund, die mit nur wenigen Komponenten und einer neuartigen Konstruktion realisiert wurden. Weiterlesen

Big Data nutzbar machen – Ein Ansatz zur Transformation von Rohdaten zur Beschreibung von Abkühlvorgängen in der Filamentextrusion

Abbildung 1: Arbeitsschritte zur Durchführung von Big Data-Projekten nach VDI 3714

Abbildung 1: Arbeitsschritte zur Durchführung von Big Data-Projekten nach VDI 3714

Chancen und Herausforderungen von Big Data-Projekten

In der Industrie fallen massenhaft Daten an, welche wegen ihrer oft ungleichmäßigen Struktur, Größe oder Komplexität nicht schnittstellen- und formatübergreifend nutzbar sind. Solche Massendaten (engl. Big Data) können jedoch die Grundlage für eine datenbasierte Entwicklung von Modellen zur Steigerung der Wertschöpfung von technischen oder ökonomischen Prozessen bilden [1]. Für die Entwicklung von Big Data-Projekten ist eine standardisierte Vorgehensweise unerlässlich, um eine technische und wirtschaftliche Umsetzung sicherzustellen. Exemplarisch wird eine Möglichkeit aufgezeigt, wie der Abkühlverlauf von Kunststofffilamenten während der Herstellung im Extrusionsprozess mittels Thermografie erfasst und dabei entstehende Daten verarbeitet werden können. Daraus abgeleitete Modelle stellen eine durchgängige Qualitätskontrolle bereits während der Produktion sicher. Weiterlesen

Nichtbrennbare, faserverstärkte Kompositbauteile auf Basis kalthärtender, anorganischer Matrixsysteme – ausgewählte Ergebnisse aus dem Projekt AnorKomp

Einleitung

Im Zuge der globalen Klimakrise rückt das Thema Leichtbau in allen Bereichen des Transportwesens zunehmend in den Fokus. Dies gilt auch für den Schiffbau, der heutzutage noch überwiegend auf dem Einsatz von Stahl basiert. Im Vergleich zu diesem Material besitzen Faserverbundwerkstoffe (FVW) aufgrund ihrer sehr guten spezifischen mechanischen Eigenschaften ein hohes Leichtbaupotenzial. Aus diesem Grund bietet ihr Einsatz die Möglichkeit zur Einsparung von Kraftstoff und damit zur Verringerung von CO2-Emissionen. FVW zeichnen sich darüber hinaus im Vergleich zu Stahl durch weitere Vorteile wie große Gestaltungsfreiheit, hohen Korrosionswiderstand sowie gute thermische und akustische Dämmung aus. Im Sport- und Freizeitbereich bestehen Boote deshalb zu großen Teilen aus Verbundwerkstoffen. Im kommerziellen Schiffbau ist der Einsatz von FVW allerdings sehr problematisch. Weiterlesen

EUROGUSS 2022 Vorschau: Umfassendes Angebot und Programm in vier Messehallen

Sie ist Höhepunkt und gleichzeitig Jahresauftakt der Druckgussindustrie: Vom 18. bis 20. Januar 2022 findet in Nürnberg wieder die EUROGUSS, internationale Fachmesse für Druckgusstechnik, Prozesse und Produkte, statt. Nach zwei turbulenten Jahren zieht es die Branche nun geschlossen zurück ins Messezentrum Nürnberg: Schon jetzt, rund vier Monate vor Messestart, sind über 90 Prozent der Fläche von 2020 belegt. In vier Hallen spiegelt sich die ganze Vielfalt der Branche wieder, von Maschinen und Anlagen über die Prozesse und den Werkzeug- und Formenbau bis hin zu den Gießereien und begleitenden Technologien. Ein umfassendes Fachprogramm aus Wettbewerben, Vorträgen und dem Druckgusstag begleitet die EUROGUSS. Weiterlesen

Durchbruch in der Magnonik? Neue Eigenschaft in Quantenmaterialien entdeckt

Jülicher Forscher haben gemeinsam mit Kollegen aus Deutschland, Frankreich und China eine neue Eigenschaft in Quantenmaterialien entdeckt, die großes Potential für neuartige technische Anwendungen bietet. Für die Entdeckung synthetisierte und charakterisierte das 17-köpfige Team mit viel Arbeitsaufwand so genannte zweidimensionale Materialien, die einmal verschiedenste Funktionen in atomar dünnen Schaltkreisen übernehmen könnten, die auf der Zukunftstechnologie Magnonik basieren. Noch handelt es sich um Grundlagenforschung, die zukünftig jedoch die gezielte Entwicklung verwandter Materialien mit verschiedensten nutzbaren Eigenschaften vereinfachen soll. Im Erfolgsfall könnten Magnonik-Bausteine in die Halbleiter-Technologie integriert werden und geringeren Energieverbrauch und neue Funktionen ermöglichen.

Künstlerische Darstellung magnonischer Wellen an den Kanten eines 2D-van-der-Waals-Materials (grün hervorgehoben). Die Pfeile symbolisieren die magnetischen Momente, die in drei Schichten jeweils bienenwabenförmig angeordnet sind. Copyright: Forschungszentrum Jülich

Künstlerische Darstellung magnonischer Wellen an den Kanten eines 2D-van-der-Waals-Materials (grün hervorgehoben). Die Pfeile symbolisieren die magnetischen Momente, die in drei Schichten jeweils bienenwabenförmig angeordnet sind.
Copyright: Forschungszentrum Jülich

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Grüner Wasserstoff zu wirtschaftli­chem Preis

© panthermedia

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Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Das Erreichen der Klimaneutralität in Deutschland bis zum Jahr 2045 erfordert eine Transformation in nahezu allen Lebensbereichen. Erneuerbare Energien werden zukünftig das Rückgrat moderner Volkswirtschaften darstellen. Häufig müssen etablierte Technologien, die auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe basieren, durch elektrische Alternativen ersetzt werden. Dies wird besonders beim Thema Elektromobilität deutlich. In der Praxis können jedoch nicht alle Prozesse auf die Nutzung energiereicher Brennstoffe verzichten. So sind zum Beispiel die Stahlindustrie oder der Flugverkehr auf energiereiche Brennstoffe angewiesen. Gleichzeitig stellt die hohe Volatilität, also die intensiven Schwankungen regenerativer Energiequellen, die Elektroenergieversorgung vor große Herausforderungen. Für beide Probleme stellt die Erzeugung von Grünem Wasserstoff eine attraktive Lösung dar. So kann mit überschüssiger Elektroenergie Wasserstoff erzeugt und als regenerativer Brennstoff verwendet werden. Allein in Deutschland wird der zukünftige jährliche Wasserstoff-Bedarf mehrere Hundertmillionen Tonnen betragen. Das Thema Wasserstoff stellt für die deutsche Industrie eine große Chance dar, die Zukunft zu gestalten. Notwendig sind effiziente, langlebige, robuste, kostengünstige, skalierbare und netzfreundliche Elektrolyseanlagen. Weiterlesen

Innovativer Sensor spürt Moleküle gezielt und genau auf

Kombination von Graphen-Transistor mit metallorganischer Beschichtung ermöglicht sensitive und selektive Detektion

ie Sensoreinheit, bestehend aus einem Graphen-Feldeffekttransistor, auf den ein oberflächengebundenes metallorganisches Gerüst aufgewachsen ist. (Abbildung: Sandeep Kumar, KIT)

Die Sensoreinheit, bestehend aus einem Graphen-Feldeffekttransistor, auf den ein oberflächengebundenes metallorganisches Gerüst aufgewachsen ist. (Abbildung: Sandeep Kumar, KIT)

Einen neuartigen Sensor für Gasmoleküle haben Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und an der Technischen Universität Darmstadt entwickelt. Dazu haben sie einen Graphen-Transistor mit einer maßgeschneiderten metallorganischen Beschichtung kombiniert. Der innovative Sensor erkennt Moleküle gezielt und genau und bereitet den Weg zu einer ganz neuen Klasse von Sensoren. Als prototypisches Beispiel demonstriert die Gruppe einen Ethanolsensor, der weder auf andere Alkohole noch auf Feuchtigkeit reagiert. Weiterlesen