Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

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Biobasierte Laminate auf der Basis einer Polymilchsäure-Polypropylen-Matrix im Verbund mit unidirektional ausgerichteten Celluloseregeneratfasern in verschiedenen Aufbauten.

Autos sollen leichter und damit umweltschonender werden. Ein wichtiger Ansatz dabei ist es, metallische Bauteile durch Faser-Kunststoff-Verbunde mit gleicher Stabilität zu ersetzen. Ein Team des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) hat gemeinsam mit Partnern endlosfaserverstärkte Kunststoff-Verbunde entwickelt, die nicht nur sehr gute Leichtbau-Eigenschaften besitzen, sondern sogar auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt worden sind. Weiterlesen

Mit additiver Fertigung fallen Grenzen in der Werkzeugherstellung

Additive Fertigung sprengt Grenzen der bisherigen Werkzeugherstellung. Das trifft speziell für hochkomplexe Formen oder das konturnahe Integrieren von Kühl- bzw. Temperierkanälen zu. Das Forum Werkzeug-, Formen- und Vorrichtungsbau am 5. Juni 2018 zur Rapid.Tech + FabCon 3.D in Erfurt stellt aktuelle Entwicklungen aus Forschung und Industrie vor.

Wissenschaftler der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften berichten über ihre Resultate zur additiven Fertigung dynamisch temperierter Werkzeuge. Diese Tools tragen zu einer verbesserten Qualität von Spritzgussbauteilen bei. Am effizientesten hierfür erweisen sich mit heißer oder kalter Flüssigkeit gefüllte Kanäle, die sich direkt unter der Werkzeugoberfläche befinden. Für ihre Herstellung eignet sich besonders das selektive Laserschmelzen. Damit können ebenso hybride Werkzeuge gefertigt werden, d. h. auf klassischen Werkzeuggrundplatten oder -einsätzen lassen sich komplexe Strukturen mit konturnaher Temperierung additiv aufbauen. Weiterlesen

„Mitdenkende“ Technik – 3D Druck ermöglicht völlig neue Herangehensweisen und Einsatzgebiete

„Mitdenkende“ Technik, wie sie zunehmend in Autos, Maschinen, medizinischen Anwendungen oder den eigenen vier Wänden Einzug hält, benötigt funktionierende Datenströme. „Die Integration von Sensorik in 3D-gedruckte Elemente bietet optimale Möglichkeiten, Daten zuverlässig und schnell an Ort und Stelle zu erheben. Auf minimalem Raum kann eine hohe Funktionalität erreicht werden. Wir beginnen gerade erst, diese Potenziale zu erschließen und wollen uns in Erfurt zum aktuellen Stand der Forschung sowie der Anwendung austauschen. Dafür haben wir das bisherige Forum 3D-gedruckte Elektronik neu konzipiert und rücken das Thema Funktionalität in den Vordergrund“, erklärt Wolfgang Mildner. Der Inhaber des Technologiedienstleisters für gedruckte Elektronik MSWtech verantwortet die inhaltliche Ausrichtung des Forums 3D-gedruckte Elektronik & Funktionalität am 6. Juni 2018 zur Rapid.Tech + FabCon 3.D in der Messe Erfurt. Weiterlesen

Additive Laser-Fertigungsprozesse auf Erfolgskurs

Eine neue Ära ist angebrochen. Additive Laser-Fertigungsverfahren revolutionieren den Markt. So ist „der Markt für Lasersysteme zur additiven Fertigung in den letzten fünf Jahren im Mittel um mehr als 25 % jährlich gewachsen. Vor allem die additive Fertigung von Metallteilen war für das starke Marktwachstum ausschlaggebend“, sagt Dr. Arnold Mayer, CEO von Optech Consulting. Additive Fertigungsverfahren teilen sich in zwei Hauptbereiche: Während die komplette Bauteilefertigung über Laser-Aufbautechnik noch recht jung ist und für das starke Wachstum verantwortlich zeichnet, hat sich das Laserauftragschweißen mittels Pulver oder Draht seit Jahren etabliert. Es wird zur Durchführung von hochqualitativen Reparaturen und Modifikationen von Bauteilen aus dem Turbomaschinenbau, Werkzeug- und Formenbau und vielen weiteren Industriezweigen genutzt. Auch die LASYS 2018, die vom 5. bis 7. Juni 2018 als renommierte Messe für Laser-Materialbearbeitung ihre Tore in Stuttgart öffnen wird, rückt additive Laser-Fertigungsprozesse ins Licht der Fachöffentlichkeit. Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Produktivität stehen dabei im Vordergrund. Weiterlesen

Bionische Datenspeicher

Stefan Reschke, Dr. Diana Freudendahl, Dr. Ramona Langner

Die Speicherung und Bereitstellung großer Datenmengen auf kleinstem Raum wird derzeit hauptsächlich durch das Nutzerverhalten im boomenden Markt mobiler Endgeräte sowie das sich entwickelnde „Internet of Everything“ (mit Einzelaspekten wie z.B. Industrie 4.0, Smart Home, Product-as-a-Service) zu einem kritischen Faktor in Bezug auf Nutzerzufriedenheit und Wirtschaftlichkeit. Parallel dazu sinkt nach wie vor die durchschnittliche Nutzungsdauer mobiler Computer und Kommunikationsgeräte, was anhaltend zu steigenden Umweltbelastungen v.a. in der dritten Welt führt. Laut einer UNEP-Studie werden weltweit jährlich über 50 Mio Tonnen Elektronikmüll produziert, der nicht biologisch abbaubar ist. Dessen Recycling erfolgt mangels Anlagenkapazität, aufgrund komplexer Bauteilstrukturen und Werkstoffmischungen sowie insbesondere auch hoher Kosten bislang nur sehr unvollständig. Überwiegend wird er weltweit in Armutszonen verschifft und dort deponiert bzw. unkontrolliert verwertet. Weiterlesen

Prozessabsicherung bei der Entwicklung lackierter Kunststoffteile

Verbundfestigkeit und Haftung der Lackfilme

Eine hohe Haftfestigkeit ist eine grundlegende Voraussetzung für die Funktion und Langlebigkeit von Beschichtungen. Die Haftfestigkeit von Lackfilmen auf Kunststoffbauteilen besteht in der Wirkung von Anziehungskräften zwischen verschiedenen Stoffen (Adhäsion). Diese Adhäsionskräfte sind abhängig von der Benetzung des Bauteils durch den flüssigen Lack, der Art der entstehenden Wechselwirkungen in der Grenzfläche und den daraus resultierenden, meist zwischenmolekularen Bindungen.

Abbildung 1: Aufnahmen mittels Lichtmikroskop – typischer Lackaufbau, links Exterieurbauteil, rechts Interieurbauteil, Bildquelle: Fraunhofer IPA

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Porositätscharakterisierung von CFK-Werkstoffen mit der Mikro-Computertomografie

Es gibt unterschiedliche fertigungsbezogene Fehlstellen in karbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) und sie haben meist eines gemeinsam: Die Verminderung der mechanischen Festigkeit. Porosität hat in CFK-Werkstoffen einen wesentlichen Einfluss auf die Übertagung von Schubkräften. Die intralaminare Scherfestigkeit nimmt bis ca. 4 Vol.-% Porosität näherungsweise um ca. 7 % je Volumenprozent ab. Eine präzise Ermittlung des Porositätsgehalts kann daher entscheidend für das Versagen von industriellen Bauteilen sein. Gerade im Bereich der Luftfahrt kann das mit verehrenden Folgen verbunden sein. Großflächige Untersuchungen hinsichtlich der Porosität sind hier sehr wichtig.

Abb.1: Verschiedene Porenformen in CFK-Werkstoffen

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Warum nicht mal in Keramik? Keramische Lösungen für den Maschinenbau

Wälzlager mit aufgedruckten und lasergesinterten Sensoren zur Dehnungs- und Körperschallmessung.

Keramische Werkstoffe erfüllen heute in den verschiedensten Anwendungen zuverlässig ihre Aufgaben. Ihr Eigenschaftspotenzial kommt vor allem bei komplexen Anforderungen zum Tragen, wo andere Werkstoffe deutliche Defizite aufweisen. So werden Hochleistungskeramiken u. a. in verschleiß- und temperaturkritischen Bereichen von Maschinen und Anlagen eingesetzt. Sie werden ständig weiter entwickelt und besitzen mittlerweile Eigenschaftsprofile, die vor wenigen Jahren noch undenkbar waren. Dazu tragen wesentlich die immer weiter spezialisierten Herstellungsverfahren und maßgeschneiderten Rohstoffe bei. Weiterlesen

Optimierte Eigenschaften: neuer Markt für Biokunststoffe

Je nach Einsatzgebiet müssen Kunststoffe unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Speziell für die Elektroindustrie und Transportmittel werden technische Bauteile verwendet, die flammgeschützt, wärmeformbeständig und schlagzäh sind. Noch werden diese Materialien zumeist auf Erdölbasis hergestellt. Ein Projektkonsortium aus Industrie und Forschung entwickelt unter der Koordination von Fraunhofer UMSICHT eine umweltgerechte und marktfähige Alternative aus Polymilchsäure (PLA) – mit konkurrenzfähigen Werkstoffeigenschaften.

Um die Produktion von Kunststoffen nachhaltig und in den geforderten Mengen sicherzustellen, bedarf es Alternativen zum Ausgangsprodukt Erdöl. Denn: dessen Vorräte sind begrenzt. Immer häufiger kommt der Biokunststoff PLA zum Einsatz. PLA stammt aus nachwachsenden Rohstoffen, ist biologisch abbaubar und mittlerweile in hohen Mengen und unterschiedlichen Qualitäten verfügbar. Hinzu kommt ein konkurrenzfähiger Materialpreis im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen. Weiterlesen

Smart vernetzt: Intelligente Sensoren überwachen und optimieren Industrieprozesse 4.0

Der aktuell größte Treiber für Innovationen ist die Informationstechnologie. Schon heute kommunizieren moderne Produktionssysteme mit ihrer Umgebung und organisieren sich selbst: Industrie 4.0 ist auf dem Vormarsch. Cyber-physikalische Systeme (CMS) sind die stillen Helden dieser Entwicklung. Prognosen besagen, dass sie die weltweite Produktion bestimmen werden. Dabei sorgen intelligente Sensoren zur Überwachung und Regelung von Produktionsprozessen dafür, dass vernetzte, autonome Arbeitsprozesse zuverlässig ablaufen. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben diese Technologien im Rahmen des Projekts „ImProcess4.0“ genutzt und ein auf intelligenten Sensorknoten basierendes Überwachungs- und Optimierungssystem für Mischverfahren mit Doppelschneckenextrudern entwickelt. Das Ergebnis: Schäden werden früher erkannt, der Verschleiß reduziert und Wartungs- sowie Reparaturtermine optimiert. Weiterlesen