Monat: Februar 2023

Keramische Technologien und Werkstoffe als Schlüsselkomponenten für die Fertigung – Neues aus der Forschung

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Bild 1: Direktgeschäumte keramische Bauteile aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlicherPorosität.

Bild 1: Direktgeschäumte keramische Bauteile aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlicher Porosität.

Die Aufgabe des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS ist es, neueste Entwicklungen auf dem Gebiet keramischer Werkstoffe und Technologien in marktfähige, international führende Produkte und Prozesse umzusetzen. Die Bandbreite reicht dabei von traditionellen Keramiken für Strukturanwendungen bis hin zu komplexen Mischsystemen in der Funktionskeramik oder Energietechnik.

Bauteile aus poröser Hochleistungskeramik stellen eine besondere Werkstoffgruppe dar. Die Erzeugung der Poren ist über unterschiedlichste Verfahren mit nahezu allen Werkstoffen möglich. Für den erfolgreichen Einsatz müssen die Fertigungstechnologien für den entsprechenden Markt angepasst werden. Die speziellen Eigenschaften der Keramik werden verstärkt in der Umwelt und Verfahrenstechnik eingesetzt. Oberflächenbehandlungen und Reinigungsverfahren profitieren ebenso von Innovationen wie Meßtechnik- und Überwachungsaufgaben. Das Potential wird nur von der Kreativität der Anwender begrenzt. Weiterlesen

Dämpfungselemente aus Formgedächtnislegierungen

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Titelbild: Dämpfungselemente aus FormgedächtnislegierungenEinleitung

 

Die Isolierung von Schwingungen während der spanenden Bearbeitung ist ein wichtiger Faktor zur Ausführung eines stabilen Fertigungsprozesses und wirkt sich somit direkt auf das zu erzielende Ergebnis und die Lebensdauer von Werkzeugen aus. Dabei gilt besonders die Dämpfung von schneidnahen Schwingungen als hocheffektiv.

Schwingungskritische Bearbeitungssituationen können durch die strukturdynamischen Eigenschaften der Maschine bei fast allen Bearbeitungsprozessen entstehen, so dass Technologieparameter, die für eine wirtschaftliche Bearbeitung signifikant sind, nicht voll ausgenutzt werden können [1]. Gängige Lösungsansätze zur Minimierung dieser Probleme sind passive Zusatzsysteme wie Hilfsmassendämpfer oder Schwingungstilger oder aktive Zusatzsysteme bei denen Energie von außen zugeführt werden muss. Hierbei handelt es sich jedoch um kundenspezifische und damit aufwändige und kostenintensive Lösungen [2]. Weiterlesen

Programmierbare Materialien: Formänderung auf Knopfdruck

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© Fraunhofer ICTOben: Die Steifigkeit und Formänderung kann durch die Strukturierung einer Folie lokal eingestellt werden. Unten: Die Stapelung verschieden hoher Folien erlaubt die Erzeugung eines programmierbaren Materials.

© Fraunhofer ICT
Oben: Die Steifigkeit und Formänderung kann durch die Strukturierung einer Folie lokal eingestellt werden. Unten: Die Stapelung verschieden hoher Folien erlaubt die Erzeugung eines programmierbaren Materials.

Programmierbare Materialien sind wahre Formwandler. Auf Knopfdruck ändern sie kontrolliert und reversibel ihre Eigenschaften und passen sich selbstständig an neue Gegebenheiten an. Einsatzbereiche sind beispielsweise bequemes Sitzen oder Matratzen, die das Wundliegen verhindern. Dabei verformt sich die Unterlage so, dass die Auflagefläche groß ist und sich der Druck auf die Körperteile dadurch verringert. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer Cluster of Excellence Programmierbare Materialien CPM entwickeln solche programmierbaren Materialien und bringen sie gemeinsam mit Industriepartnern zur Marktreife. Ziel ist es unter anderem, den Einsatz von Ressourcen zu reduzieren. Weiterlesen

Mit KI schneller zum fertigen Produkt

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Forschende der Universität Augsburg erleichtern mit Hilfe eines KI-gestützten Assistenzystems langwieriges Konstruieren in CAD

Im Rahmen des KI-Produktionsnetzwerks an der Universität Augsburg arbeiten Forschende daran, wie künstliche Intelligenz (KI) das Konstruieren in CAD erleichtern kann. Sie blicken auf einen erfolgreichen Projektabschluss zurück.

Am Anfang ist die CAD-Zeichnung: Handys, Backöfen, industrielle Produktionsanlagen – viele Produkte erblicken am virtuellen Reißbrett das Licht der Welt. „Computer-Aided Design“ (CAD), also rechnerunterstütztes Konstruieren, erleichtert Ingenieurinnen und Ingenieuren die Gestaltung neuer Produkte. Einem Baukastensystem gleich stehen in einer Vielzahl riesiger Datenbanken Bauteile zur Verfügung, aus denen sie wählen können. Diese „Kataloge“ sind oft ebenso umfachgreich wie unübersichtlich, sodass die Suche nach der richtigen Komponente viel Zeit in Anspruch nimmt. Forschende des KI-Produktionsnetzwerks am Institut für Software & Systems Engineering (ISSE) der Universität Augsburg entwickelten zusammen mit dem Augburger Softwareentwickler CADENAS ein KI-gestütztes und somit deutlich schnelleres CAD-Assistenzsystem und blicken positiv auf den Projektabschluss zurück. Weiterlesen

Die Zukunft der Robotik ist soft und taktil

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Die Zukunft der Robotik ist soft und taktil

© PowerON

TUD-Startup bringt Robotern das Fühlen bei

Die Robotik hat sich in den letzten Jahrzehnten in beispiellosem Tempo weiterentwickelt. Doch noch immer sind Roboter häufig unflexibel, schwerfällig und zu laut. Eine Ausgründung der TU Dresden, das Startup PowerON, will das ändern und hat sich zum Ziel gesetzt, die Barriere zwischen Mensch und Roboter aufzulösen. Fühlende Häute, künstliche Muskeln und künstliche Neuronen, auf flexible Werkstoffe gedruckt, sollen die nächste Generation der Robotik ermöglichen und neue Anwendungsfelder erschließen. „Wir sehen einen starken Trend hin zur Automatisierung in allen Industriebereichen und werden diesen auch sehr bald in unserem Alltag erleben“, sagt Dr. Markus Henke, Nachwuchsforschungsgruppenleiter am Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik der TU Dresden und CEO des Startups. Weiterlesen

Prüfung additiv gefertigter Schaumwerkstoffe

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Prüfung additiv gefertigter Schaumwerkstoffe

Bildquelle: Hegewald & Peschke Meß- und Prüftechnik GmbH

Additive Fertigungsverfahren bieten einen beeindruckenden Gestaltungsfreiraum. Basierend auf dreidimensionalen Daten werden dabei viele Lagen feinen Materials übereinandergeschichtet.

Anfangs in erster Linie im Bereich von Kunststoffen im Einsatz, gewinnt die additive Fertigung zunehmend auch in der Metallbranche an Bedeutung.

Mit den Universalprüfmaschinen der inspekt-Serie bietet Hegewald & Peschke optimal abgestimmte Prüfsysteme zur Prüfung additiv gefertigter Komponenten und Schaumwerkstoffe. Dabei können sowohl die Eigenschaften der Materialien als auch der Porenstrukturen der Schäume untersucht werden. Während für Kunststoffschäume eher Kleinlastprüfmaschinen im Bereich 5 oder 10 kN relevant sind, werden Metallschaumstrukturen in der Regel mit Prüfmaschinen bis zu einer Maximallast von 100 kN bzw. sogar 250 kN untersucht. Weiterlesen

Aluminium: idealer Leichtbau-Werkstoff für die Konstruktion

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Aluminium: idealer Leichtbau-Werkstoff für die Konstruktion

Bildquelle: alimex GmbH

alimex realisiert Bauteile aus Aluminium in allen Geometrien und in höchsten Qualitätsstandards. Das Leichtmetall Aluminium gehört zu den gefragtesten Werkstoffen in der Konstruktion und der Verarbeitung. In immer mehr Anwendungsfeldern werden Aluminium-Bauteile eingesetzt: In Verpackungsmaschinen und Automatisierungsanlagen, Elektrotechnik, im Fahrzeug- und Flugzeugbau oder im Bereich der Hochvakuum-Anwendungen in der Solar- und Halbleiterindustrie. Die Gründe liegen auf der Hand: Aluminium hat ein geringes Gewicht bei hoher Stabilität, eine sehr gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sowie beste Recyclingeigenschaften. Hinzu kommen insbesondere im Gussplattenverfahren optimale Oberflächeneigenschaften, Dehngrenzen und Zerspanbarkeit. Die erweiterten Einsatzgebiete und immer spezifischere Konstruktionen erfordern zugleich höchste Präzision. Weiterlesen

Halbzeuge für faserverstärkte Kunststoffe

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Abbildung 1: Ashby Diagramm der Konstruktionswerkstoffe adaptiert von [1]

Abbildung 1: Ashby Diagramm der Konstruktionswerkstoffe adaptiert von [1]

Einsatz vor allem im Leichtbau

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) bilden eine vielseitige Klasse der Konstruktionswerkstoffe, welche stetig an Bedeutung und Anwendungsgebieten hinzugewinnt. Hochleistungsfasern von hoher Festigkeit und Steifigkeit werden dabei in einer Matrix aus Kunststoff eingebettet. Sie tragen die mechanischen Lasten, welche auf das Bauteil einwirken. Die Kunststoffmatrix gibt dem Bauteil seine Form, indem sie Lasten zwischen den Fasern überträgt, und schützt die Fasern vor Umwelteinflüssen. Durch diese Kombination entsteht ein Werkstoff mit völlig neuen Eigenschaften.

Gängige Fasern sind Glas- sowie Carbonfasern, wobei auch diverse Polymerfasern (Aramid, PBO, UMHWPE…) und zunehmend auch Naturfasern (Flachs, Jute, Basalt…) zum Einsatz kommen.

Mit Schnittfasern verstärkte technische Kunststoffe wie Polyamid werden in großen Mengen, vor allem im Spritzguss, verarbeitet und kommen in viele Gegenstände des täglichen Gebrauchs zur Anwendung. Mit Endlosfasern verstärkte Hochleistungskunststoffe bieten hingegen unübertroffene gewichtsspezifi-sche mechanische Eigenschaften (Abbil-
dung 1) und kommen daher in vielen Leichtbauanwendungen, etwa in der Luft- und Raumfahrt oder im Rennsport, zum Einsatz. Weiterlesen