Jahr: 2015

Ein kleiner Schritt für eine Ameise

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Die Körper und Beine der BionicANTs von Festo wurden im 3D-Druck hergestellt. Durch den LPKF ProtoPaint LDS-Lack lassen sich elektronische Komponenten und Leiterbahnen direkt auf der Außenhaut unterbringen. © Festo AG & Co. KG

Die Körper und Beine der BionicANTs von Festo wurden im 3D-Druck hergestellt. Durch den LPKF ProtoPaint LDS-Lack lassen sich elektronische Komponenten und Leiterbahnen direkt auf der Außenhaut unterbringen.
© Festo AG & Co. KG

Festo aus Esslingen hat schon in den vergangenen Jahren mit technischen Konstruktionen überzeugt, die sich an Vorbildern aus der Natur orientierten. Dieses Jahr ist die Wahl auf kollaborative Ameisen gefallen – BionicANTs arbeiten gemeinsam an Aufgaben, die ein einzelnes Exemplar nicht bewältigen könnte. Den kompakten Aufbau und ihr prägnantes Äußeres verdanken die BionicANTs einer LPKF-Technologie: Durch das LDS-Verfahren tragen sie elektronische Bauteile und die zugehörigen Leiterzüge auf dem Körper.

Wenn es klein und kompakt werden soll, bieten sich MIDs (Mechatronic Integrated Devices) an: Sie vereinen mechanische und elektronische Funktionen. In der MID-Technologie dominiert die Laser-Direktstrukturierung (LDS): Ein Laserstrahl schreibt die gewünschten Strukturen auf einen Kunststoffkörper, der im Spritzguss aus einem additivierten Kunststoff hergestellt wird. In einem stromlosen Metallisierungsbad bauen sich anschließend Leiterbahnen auf, so entstehen 3D-Schaltungsträger. Weiterlesen

Reinraum-Produktion bei Pöppelmann

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ReinraumUm hygienische Funktionsteile und Verpackungen für die Medizintechnik und Pharmaindustrie herzustellen, verfügt Pöppelmann FAMAC über zwei Reinraumproduktionen. Die Herstellung hochwertiger Spritzgussteile aus Kunststoff erfolgt hier unter höchstem Anspruch. Auch die Montage, Kommissionierung und Verpackung der Produkte muss besondere Sauberkeits-Anforderungen erfüllen.

Bei der Herstellung von Kunststoff-Produkten für medizintechnische oder pharmazeutische Bereiche spielt die Sauberkeit und Maßhaltigkeit der Produkte eine wichtige Rolle. Das gilt zum Beispiel für Reaktionsgefäße oder Filterpaletten – die als Disposables im Bereich der Molekulardiagnostik eingesetzt werden – aber auch für medizintechnische Bauteile, Kartuschen oder Inhalationsmasken für Kinder. Bei solchen Anwendungen müssen der Partikel- und Keimanteil der Kunststoffartikel bei der Auslieferung an den Kunden innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Deshalb finden die Herstellung, Montage, Kommissionierung und Verpackung bei Pöppelmann FAMAC unter Reinraumbedingungen statt. Weiterlesen

Schaumstoffe aus Holz

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Zwei im Fraunhofer WKI gefertigte Platten aus Holzschaum © Manuela Lingnau / Fraunhofer WKI

Zwei im Fraunhofer WKI gefertigte Platten aus Holzschaum
© Manuela Lingnau / Fraunhofer WKI

Schaumstoffe setzen sich aus petrochemischen Kunststoffen zusammen – und sind damit nicht besonders umweltfreundlich. Abhilfe verspricht ein neuartiges Schaummaterial: Es besteht zu hundert Prozent aus Holz, ist klimafreundlich und recycelbar. Langfristig könnte der Holzschaum herkömmliche Schaumstoffe ersetzen, sei es bei Wärmedämmungen, Verpackungen oder Leichtbaumaterialien.

Schaumstoffe dämmen Häuser, polstern Waren beim Versand und dienen als Leichtbaumaterial. Denn diese Materialien sind leicht, lassen sich günstig produzieren und besitzen gute Dämmeigenschaften. Doch sie haben auch ein Manko: Sie basieren vor allem auf Erdöl oder Erdgas und sind folglich nicht besonders umweltfreundlich. Langfristig sollen Materialien aus nachwachsenden Naturstoffen die erdölbasierten Produkte ersetzen. Weiterlesen

Renault setzt Maple bei der Entwicklung eines neuen Motors für ein Elektrofahrzeug ein

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GMPeUm mit Erfolg auf dem wachsenden Markt für Elektrofahrzeuge zu bestehen, wird bei Renault ein neuer Motor entwickelt. Die Entwicklerteams durften ohne die üblichen Einschränkungen auf Konstruktionen und Prozesse, mit denen sich Fahrvergnügen und die Anforderungen einer Massenproduktion nur schlecht vereinbaren lassen, ganz von vorn anfangen, mussten jedoch die Standardvorgaben für Termine, Budgets und Qualität einhalten.

Eine Gruppe unter der Leitung von Patrick Orval war für die strukturelle Analyse des Rotors und seiner Wicklung verantwortlich. Sie setzten bereits früh Maple ein und erstellten damit Näherungen erster Ordnung des Rotors. So erhielten sie ein Gefühl dafür, wie sich die Komponenten mit verschiedenen Parametern und unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen verhalten würden, und konnten die Hauptabmessungen präzise eingrenzen. Weiterlesen

Lacke werden umweltfreundlicher und bleiben kratzfest

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Synthese von Silika-Nanopartikeln. © Fraunhofer LBF

Synthese von Silika-Nanopartikeln.
© Fraunhofer LBF

Lacke sind die nützlich-schöne Hülle vieler Produkte des täglichen Bedarfs. Schon ein dünner Film wirkt sich positiv auf Erscheinungsbild, Funktion und Lebensdauer aus – besonders gefragt bei Hölzern und Kunststoffen. Das Problem in kommerziell erhältlichen Lacksystemen sind die oftmals enthaltenen, gesundheitlich bedenklichen flüchtigen Komponenten. Endverbraucher und Unternehmen verlangen daher zunehmend nach umweltfreundlichen, wasserbasierten Lacken. Dabei gilt es, flüchtige organische Anteile (VOC) zu vermeiden. Ein wesentlicher Nachteil der bislang erhältlichen wässrigen Lacksysteme ist deren geringe Kratzfestigkeit. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF erarbeitete daher im Rahmen eines über die AiF vom BMWi geförderten IGF-Vorhabens Lösungsansätze, welche die gesundheitlichen Risiken minimieren und gleichzeitig das Eigenschaftsprofil der Lacke erhalten. Dem Institut ist es gelungen, verschiedene anorganische Nanopartikel als Füllstoffe für wässrige Polyurethan-Beschichtungen zu erstellen und zu modifizieren. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler die Kratzfestigkeit der fertigen Beschichtung erhöhen und gleichzeitig deren Transparenz und Glanz erhalten. Weiterlesen

Additive Fertigung von komplexen Keramikbauteilen – individuell, werkzeugfrei und preiswert

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Aus CAD-Datensätzen lassen sich über additive Verfahren individuelle, komplexe Mischerstrukturen aus Keramik werkzeugfrei realisieren.

Aus CAD-Datensätzen lassen sich über additive Verfahren individuelle, komplexe
Mischerstrukturen aus Keramik werkzeugfrei realisieren.

Anspruchsvolle keramische Bauteile wurden bislang unter preisintensivem Werkzeugeinsatz spritzgegossen oder mit hohen Materialverlusten aus grünen, isostatisch gepressten Formkörpern gefertigt. Wissenschaftlern des Fraunhofer IKTS ist es nun gelungen hochfiligrane, individualisierte Keramikbauteile dank additiver Fertigung werkzeugfrei und schnell zu realisieren, welche erstmals auf der Hannover-Messe präsentiert werden.

Was bislang ausschließlich in der Kunststoff- und Metallindustrie möglich war, beherrschen Fraunhofer-Forscher nun auch für die Herstellung von komplizierten Geometrien aus langzeitstabiler, temperatur-, verschleiß- und korrosionsbeständiger Keramik. Weiterlesen

Künstliche Muskeln: Gelenkiger Spinnen-Greifer für Industrieroboter passt sich dem Werkstück an

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Flexibel, schnell und punktgenau bewegt er seine Gliedmaßen: Ein neuartiger Saug-Greifer für Roboterarme, den Forscher an der Universität des Saarlandes entwickelt haben, ist mit seinen Muskeln aus haarfeinen Formgedächtnisdrähten überaus gelenkig. Anders als bislang übliche Vakuum-Saugsysteme, die flache Werkstücke immer gleich starr greifen oder mühsam von Hand eingestellt werden, lässt er sich einfach während des Betriebes umprogrammieren. Der wandlungsfähige Saarbrücker Prototyp bewegt seine Extremitäten ähnlich denen einer Spinne und passt sich dem Werkstück je nach Bedarf an.

Greift sich in einer Fertigungsstraße ein Roboter ein flaches Werkstück, etwa ein Blech, das im nächsten Verarbeitungsschritt an genau markierten Stellen Bohrungen erhalten soll, passiert es nicht selten, dass just dort, wo sich sein starrer Saug-Greifer festsaugt, ein Loch geplant ist. Gerade in vollautomatisierten Prozessen ist so etwas für die Ingenieure im Hintergrund eine echte Herausforderung, die Zeit und Nerven beim Umplanen und Ummontieren kostet. Ihnen kann künftig ein neuartiger flexibler Saug-Greifer weiterhelfen, den die Forschergruppe von Stefan Seelecke an der Universität des Saarlandes und am Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik entwickelt hat. Weiterlesen

Hochleistungs-Magnetsensoren günstig herstellen

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Blick von oben auf den Prototyp eines zweidimensionalen Magnetsensors. © Fraunhofer ENAS

Blick von oben auf den Prototyp eines zweidimensionalen Magnetsensors.
© Fraunhofer ENAS

Man findet sie überall dort, wo andere Messverfahren versagen: Magnetsensoren. Sie trotzen harten Umgebungsbedingungen und funktionieren auch in Flüssigkeiten. Ein neues Verfahren krempelt nun die Produktion von zweidimensionalen Magnetsensoren um: Sie kosten somit nur noch die Hälfte und die Herstellungszeit sinkt um 50 Prozent.

Wo musste man noch gleich entlang laufen? Hier rechts – oder doch erst die nächste Abzweigung? Ein Blick auf das Smartphone hilft weiter: Verschiedene Apps blenden Straßenkarten ein und drehen die Karte passend zur Himmelsrichtung, sie norden sie ein. Ähnlich »schlau« sind Navigationsgeräte: Auch sie zeigen die richtige Richtung bereits an, bevor das Auto sich in Gang gesetzt hat. Möglich macht dies ein Magnetsensor. Er ermittelt, wie das Gerät zum Erdmagnetfeld gehalten wird. Der Markt ist heiß umkämpft: Beim Preis der Sensoren zählt jeder Cent. Die Hersteller setzen daher bislang auf mehrere günstige eindimensionale Sensoren. Der Nachteil: Sie sind weniger empfindlich und arbeiten nicht so präzise wie zweidimensionale Modelle.

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Druckbare Leuchtpartikel ermöglichen kostengünstige, große und gebogene Leuchtflächen

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image003Lichtemittierende Dioden (LEDs) sind heute gebräuchliche Beleuchtungseinheiten. Diese Halbleiterbauelemente kommen in Lampen, Signalen, Schildern oder Anzeigen zum Einsatz. In ihren Verwandten, den OLEDs, sind organische, halbleitende, lichtemittierende Materialien in dünnen Schichten verbaut. Dies ermöglicht im Prinzip eine Anwendung auf gewölbten Oberflächen. Die Verwendung von OLEDs zur großflächigen Beleuchtung ist zurzeit aufgrund ihrer niedrigen Effizienz und Lebensdauer kostenintensiv.

Eine Alternative ist die Elektrolumineszenz. Dabei werden spezielle Nanopartikel, sogenannte Phosphore, in einem elektrischen Feld zum Leuchten angeregt. Nun haben Forscher des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien eine neue Methode entwickelt, die Elektrolumineszenz auf großen, gebogenen Oberflächen kostengünstig ermöglicht: Dabei werden sowohl die Phosphore als lichtemittierende Schicht als auch alle anderen Bestandteile über nasschemische, druckbare Verfahren erzeugt. Weiterlesen

Dresdner Wissenschaftler entwickeln intelligente Blattfeder

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Grafische Darstellung der Blattfeder- Positionierung im Funktionsintegrativen Fahrzeugsystemträger (FiF), der im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 639 am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden realisiert wird.

Grafische Darstellung der Blattfeder-
Positionierung im Funktionsintegrativen
Fahrzeugsystemträger (FiF), der im
Rahmen des Sonderforschungsbereiches
639 am Institut für Leichtbau und
Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden
realisiert wird.

Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) und des Instituts für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik der Technischen Universität Dresden entwickelten gemeinsam mit Forschern des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme eine adaptive Blattfeder in funktionsintegrierender Mischbauweise. Diese intelligente Blattfeder wurde als Technologiedemonstrator im DFG-Sonderforschungsbereich (SFB) 639 „Textilverstärkte Verbundkomponenten für funktionsintegrierende Mischbauweisen bei komplexen Leichtbauanwendungen“ erarbeitet und ist für den Einsatz in kleinen Nutzfahrzeugen konzipiert. Weiterlesen