Jahr: 2024

Fertigung funktionaler Oberflächen in der Brennstoffzelle

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Abb. 1: Ausbrüche von Graphitpartikeln auf der plangefrästen Oberfläche einer Bipolarplatte

Abb. 1: Ausbrüche von Graphitpartikeln auf der plangefrästen Oberfläche einer Bipolarplatte

Die Brennstoffzellentechnologie bietet vor dem Hintergrund der Dekarbonisierung ein großes Potenzial, herkömmliche Energiewandler durch Wasserstoff als klimaneutrale Alternative zu konventionellen Energieträgern zu ersetzen. Sowohl für stationäre Energieversorgung als auch für die Mobilität kann die Brennstoffzelle eingesetzt werden. Um wettbewerbsfähig zu anderen Technologien zu sein, muss die Leistungsdichte der Brennstoffzellen erhöht und somit der Wirkungsgrad gesteigert werden. Ein möglicher Ansatz ist die deutliche Reduzierung der Verluste im Betrieb. Ein besonderes Potenzial hierfür bietet die Verringerung der ohmschen Verluste im Betrieb der Brennstoffzelle, wodurch eine Erhöhung der Leistungsdichte einer Brennstoffzelle erzielt werden kann. Diese bilden in PEM-Brennstoffzellen (engl.: Proton Exchange Membrane fuel cell), zusammen mit Membranen der Zellen, einen Stack. Durch die Senkung des Kontaktwiderstands zwischen der Bipolarplatte und der Gasdiffusionslage kann der Gesamtwiderstand reduziert werden [1]. Dieser wird bei PEM-Brennstoffzellen mit Bipolarplatten aus Graphit-Compoundmaterial in besonderem Maß durch die Oberfläche der Bipolarplatte beeinflusst.

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Umformung von Bauteilen aus hochverfestigenden Werkstoffen zur Vermeidung von Wärmebehandlungen – Potentiale und Herausforderungen

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Einleitung

Bedingt durch die Bedeutung des Klimaschutzes für unsere Gesellschaft ist ein industrieller Wandel erforderlich. Im Jahr 2014 war etwa ein Drittel der globalen Treibhausgasemissionen dem Industriesektor zuordenbar [1]. Es wird erwartet, dass der Energiebedarf der Industrie in den kommenden Jahren weiter steigt und dass bis zum Jahr 2040 beinahe zwei Fünftel des weltweiten Energieverbrauchs auf den Industriesektor entfallen werden [2]. Dementsprechend spielt die Nachhaltigkeit von Produktionsprozessen eine zunehmend wichtige Rolle. Im Rahmen von Kaltmassivumformprozessen wird oftmals eine zusätzliche Wärmebehandlung der Werkstücke durchgeführt, um die Umformbarkeit zu erhöhen, die defektfreie Umformung überhaupt erst zu ermöglichen oder um für den Bauteileinsatz erforderliche Bauteileigenschaften zu erreichen. Somit stehen den effizienten Produktionsprozessen durch Umformung die teilweise damit verbundenen energieintensiven Prozessschritte der Wärmebehandlung entgegen. Gemäß [3] werden 40 % der im industriellen Umfeld in Deutschland genutzten Energie für Wärmebehandlungsprozesse verbraucht. Daher werden neue Ansätze benötigt, um den Forderungen der Politik und der Gesellschaft im Hinblick auf den Klimaschutz gerecht zu werden. Es werden bereits Lösungen zur Steigerung der Energieeffizienz von Industrieöfen erarbeitet [4]. Bei Kaltmassivumformprozessen besteht aber auch das große Potential, die Wärmebehandlung der Bauteile vollständig zu vermeiden und somit die Ressourceneffizienz der Gesamtprozesse zu steigern. Ein Ansatz, um dies zu erreichen, ist der Einsatz hochverfestigender Werkstoffe. Hierbei muss sichergestellt sein, dass auch ohne Wärmebehandlung eine fehlerfreie Umformung möglich ist. Zusätzlich müssen die geforderten Bauteileigenschaften ausschließlich durch die Umformoperation erzielbar sein. Dieser Ansatz wird im Folgenden am Beispiel der Herstellung von Halbhohlstanznieten für das mechanische Fügen dargelegt.

Abbildung 1: Ansatz für die Steigerung der Ressourceneffizienz bei der Herstellung von Halbhohlstanznieten

Abbildung 1: Ansatz für die Steigerung der Ressourceneffizienz bei der Herstellung von Halbhohlstanznieten

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Numerische Abbildung oberflächennaher Korrosion am kaltgewalzten Edelstahl 316L mit Martensitbildung unter Werkzeugkontakt

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Abbildung 1: Verfahrensprinzip des Kaltwalzens und Modellaufbau in Simufact Forming V2024

Abbildung 1: Verfahrensprinzip des Kaltwalzens und Modellaufbau in Simufact Forming V2024

Um die Lebensdauer der nicht beschichteten, metallischen Bipolarplatten von Brennstoffzellen zu erhöhen, sollte die Korrosion an kritischen Stellen möglichst langsam ablaufen. Anhand von kaltgewalzten 316L-Edelstahlproben wurden mikrostrukturelle Veränderungen der Oberflächen analysiert und durch multiple Regressionsanalysen Modellgleichungen zur Vorhersage der Korrosionsrate erstellt, die in FEM-Simulationen integrierbar sind. Diese Simulationen ermöglichen es, die Korrosionsanfälligkeit von Bauteilen vorherzusagen und gefährdete Bereiche anzupassen. Weiterlesen

EuroBLECH 2024 legt Fokus auf neue Produktivitätslösungen

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© EuroBLECH 2024

© EuroBLECH 2024

Vom 22. bis 25. Oktober trifft sich die Fachwelt zur EuroBLECH 2024 in Hannover. Als Weltleitmesse der blechbearbeitenden Industrie deckt die EuroBLECH mit 15 verschiedenen Technologiebereichen in neun Messehallen die gesamte Prozesskette der Blechbearbeitung ab. Unter dem diesjährigen Motto ‚The Power of Productivity‘ erwartet Messebesucher wieder ein Spitzenevent am Puls der Branche, mit exklusiven Live-Vorführungen und technischen Weltpremieren.

Auf 160.000 Quadratmetern Brutto-Ausstellungsfläche bietet die EuroBLECH beste Networking-Möglichkeiten und direkten Zugang zu Marktführern und Spezialanbietern aus der ganzen Welt. Mehr als 60 % der Aussteller stammen dabei aus dem Ausland: Nach Deutschland zählen Italien, die Türkei, China, Spanien, die Niederlande, die Schweiz, Taiwan, Polen, Belgien, Österreich, Indien, Frankreich und die USA zu den wichtigsten Ausstellerländern für 2024. Weiterlesen

Pilzbasierte Werkstoffe

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Dr. Margret Weißbach, Dr. Ramona Langner, Dr. Diana Freudendahl

Aufgrund ihres Potenzials, traditionelle Kunststoffe aus fossilen Rohstoffquellen zu ersetzen und somit eine umweltfreundlichere Alternative zu bieten, steigt die Nachfrage an biobasierten Werkstoffen enorm. Neben Werkstoffen pflanzlichen, tierischen oder mikrobiellen Ursprungs hat sich in den vergangenen Jahren eine weitere Rohstoffquelle etabliert: Pilze und deren Bestandteile. Sie werden zu pilzbasierten Werkstoffen verarbeitet, beispielsweise zu Pilzleder als Ersatz für tierisches und synthetisches Leder in der Textil- und Automobilindustrie. Neben einer nachhaltigeren Produktion überzeugen pilzbasierte Werkstoffe vor allem durch ihre vielseitigen und konkurrenzfähigen Eigenschaften, die sie für eine Vielzahl von Anwendungen attraktiv machen. In den vergangenen Jahren haben verschiedenste Varianten pilzbasierter Werkstoffe zahlreiche Branchen erobert und deuten auf eine vielversprechende Perspektive als Zukunftsmaterial hin. Weiterlesen

Explosionsschutz vom Automatisierungsexperten

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Anlagenplanung und Prozesssicherheit aus einer Hand
(Urheber: Rösberg)

(Urheber: Rösberg)

Planung und Realisierung von automatisierten Anlagen oder auch deren Umbau ist meist ein komplexes Unterfangen, bei dem verschiedene Teilbereiche ineinandergreifen. Gerade in der Prozessindustrie zeigt sich im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung oft, dass auch Konzepte für den Explosionsschutz samt entsprechender Lösung und zugehöriger Dokumentation notwendig werden. Mehr und mehr neigen Unternehmen dazu, diese Tätigkeiten auszulagern. Kann ein Engineering-Dienstleister dazu Know-how und entsprechende Lösungen anbieten, profitieren Anwender von kompetenter Unterstützung aus einer Hand sowohl für die Planung der Automatisierungstechnik als auch beim Explosionsschutz.

Bei Planung und Bau einer neuen automatisierten Produktionsanlage steht nach Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) und Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) am Anfang immer auch eine Gefährdungsbeurteilung (Bild 1). Dabei wird unter anderem geprüft, wie gefährlich die eingesetzten bzw. verarbeiteten Stoffe sind, und es werden einzelne Anlagenteile in Risiko- bzw. Ex-Zonen eingeteilt. Anhand dieser Vorgaben gilt es dann, ein Explosions-Schutzkonzept zu entwickeln. Dieses basiert einerseits auf einer tätigkeitsbezogenen Gefährdungsbeurteilung nach dem Arbeitsschutzgesetz und andererseits auf einer Gefährdungsbeurteilung nach der Gefahrstoffverordnung. Weiterlesen

Sulzer eröffnet modernes Produktions- und Servicezentrum in Essen

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Experten für energieeffiziente Trenntechnologie erweitern Service- und Produktions-Netzwerk für europäische Kunden
© Sulzer

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Das Schweizer Unternehmen Sulzer feiert am 18. September 2024 die offizielle Eröffnung seines neuen Sulzer Standorts im Essener Econova Industriepark. Hier werden hochmoderne Trenntechnik-Komponenten hergestellt, die für die Gewinnung reiner Einzelsubstanzen für vielfältige Anwendungen in der Chemie-, Life Science und Prozessindustrie benötigt werden. “Mit unseren energieeffizienten Lösungen leisten wir einen wichtigen Beitrag für mehr Wirtschaftlichkeit, tragen zu mehr Nachhaltigkeit in Schlüsselindustrien bei und unterstützen den zukunftsfähigen Strukturwandel in der Region”, sagt Dr. Suzanne Thoma, Executive Chairwoman von Sulzer. “Unser neues Zentrum in Essen vervollständigt das bestehende Netzwerk für unsere europäischen Kunden.” Weiterlesen

KRAUSE INSPECT – Erweiterung des Angebots für die professionelle Prüfung von Arbeitsmitteln

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„Warum müssen meine Arbeitsmittel geprüft werden, wer darf prüfen und welche Prüfplakette brauche ich?“ Fragen, die man sich als Unternehmen stellt, das gewerblich zum Beispiel Leitern, Tritte, Fahrgerüste und andere technische Arbeitsmittel einsetzt. Diese stellen in ihrer Gesamtheit eine Gefahrenquelle dar und Unternehmer müssen dafür sorgen, dass eine von ihnen beauftragte „Befähigte Person“ die Arbeitsmittel wiederkehrend auf ihren ordnungsgemäßen Zustand prüft und mit Prüfplaketten versieht.

© KRAUSE-Werk GmbH & Co. KG

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Kompakter DMS-Messverstärker mit IO-Link

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Robust und sehr präzise: der neue DMS-Verstärker mit Schutzart IP 65 (Urheber: burster)

Robust und sehr präzise: der neue DMS-Verstärker mit Schutzart IP 65 (Urheber: burster)

Sensoren mit Dehnmessstreifen (DMS) werden eingesetzt, um Kräfte oder Drehmomente an Wellen oder Bauteilen zu messen. Prinzipbedingt arbeiten sie mit analogen Signalen. Für eine sichere Übertragung über längere Strecken im Feld bieten die Sensorexperten von burster den robusten IP 65 Plug & Play-fähigen Messverstärker Typ 9210 im Alugehäuse, der sensornah die analogen Signale digitalisiert und als IO-Link-Protokoll ausgibt (Bild 1). Die sehr präzise Verstärkerelektronik arbeitet mit einer Linearitätsabweichung von < 0,005% vom Endwert, ein 24 Bit AD-Wandler sorgt für eine maximale Übertragungsrate bei einer Messgeschwindigkeit von 1000 Werten pro Sekunde. So werden die typischerweise wenigen Millivolt Ausgangsspannung der DMS zuverlässig verstärkt und auch über weite Strecken übertragen, unabhängig von Störeinflüssen, wie sie E-Motoren, Frequenzumrichter etc. im Feld erzeugen. Dazu wird über die standardisierte IO-Link Schnittstelle (M12) der Verstärker mit dem Master verbunden. Für den Sensoranschluss reicht ein einfach geschirmtes 4-adriges Kabel mit M8 Stecker. So wird die Verdrahtung einfacher und preiswerter, da die aufwendige analoge Abschirmung entfällt. Weiterlesen

Holzwolle statt Erdöl: Wissenschaftler entwickeln nachhaltige Bioverbundstof­fe

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Nachhaltige Bioverbundstof­fe

© Sebastian Siwek

Forschende der TUD entwickeln im Projekt „Lignowool_2“ einen Verbundwerkstoff aus Holzwolle und biologisch abbaubaren, textilen Kunststofffasern. Die sogenannten Lignowool-Composites stellen eine nachhaltige Alternative zu erdölbasierten Kunststoffen dar. Sie sollen künftig in der Automobilindustrie zum Beispiel für Türverkleidungen und Kofferraumböden eingesetzt werden. Damit wird die Holzwolle technisch angewendet und die Nutzung natürlicher Materialien gefördert.

Holzwolle findet in alltäglichen Bereichen Verwendung, wie beispielsweise als dämpfendes Füll- und Polstermaterial in Verpackungen, als Zündhilfe, aber auch im Gartenbau und in der Tierhaltung. Sie übernimmt ebenfalls eine tragende Funktion in Leichtbauplatten. Weiterlesen