Autor: HWAdmin

Neue Weichmacher-Generation aus nachwachsenden Rohstoffen

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Verbundprojekt entwickelt Alternative als Teil der Kreislaufwirtschaft

Plastik ist heute weltweit ein selbstverständlicher Bestandteil des Alltags. Zu finden ist es unter anderem in Autoreifen, Lebensmittelverpackungen, Spielzeug und Infusionsschläuchen. Viele Kunststoffe enthalten Weichmacher – Studien zeigen jedoch, dass sie toxisch wirken, auch ist für ihre Herstellung klimaschädliches Erdöl nötig. In einem Verbund-Forschungsprojekt der Technischen Universität Hamburg, dem Chemieunternehmen BASF SE und der Universität Bielefeld ist es nun gelungen, nachwachsende Ausgangsstoffe für eine biobasierte Alternative zu nutzen. Leiter des Bielefelder Teilprojekts ist Professor Dr. Harald Gröger von der Arbeitsgruppe Industrielle Organische Chemie und Biotechnologie. Weiterlesen

Dünnster optischer Diffusor für neue Anwendungen

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Die Miniaturisierung von optischen Komponenten ist eine Herausforderung in der Photonik. Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es gelungen, einen Diffusor – eine optische Streuscheibe – auf der Basis von Silizium-Nanopartikeln zu entwickeln. Damit können sie Richtung, Farbe und Polarisation von Licht gezielt steuern. Anwendungen kann die neuartige Technologie etwa in transparenten Bildschirmen oder in der Augmented Reality finden.

Die Streuzentren – Silizium-Nanopartikel, hier als schwarze Scheiben dargestellt – auf dem transparenten Substrat streuen (einstellbar) bestimmte Farben von Licht; andere Wellenlängen werden nicht beeinflusst. (Grafik: Dennis Arslan, Universität Jena)

Die Streuzentren – Silizium-Nanopartikel, hier als schwarze Scheiben dargestellt – auf dem transparenten Substrat streuen (einstellbar) bestimmte Farben von Licht; andere Wellenlängen werden nicht beeinflusst. (Grafik: Dennis Arslan, Universität Jena)

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Flammgeschützte Compounds für das Thermomanagement

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Wärmeleitfähige Kunststoffe können insbesondere im Hinblick auf steigende Werkstoffanforderungen im Bereich Automobil-, E&E, Haushaltsgeräte- und Medizinindustrie eine wirtschaftliche Alternative bieten. Dabei sind häufig erhöhte Leistungsdichten und Datenübertragungen in Elektronikkomponenten auf engstem Raum Treiber für ein gutes Thermomanagement. Thermoplastische Kunststoffe ermöglichen die Ableitung von Wärmeströmen durch gezielte Additivierung in Form von wärmeleitfähigen Füllstoffen. Der Vorteil der wärmeleitfähigen Kunststoffe gegenüber metallischen Werkstoffen liegt insbesondere in der Wärmeleitfähigkeit bei dennoch erhaltener elektrischer Isolation. Zudem unterliegen thermoplastische Kunststoffe in diesem Kontext heute strengen Flammschutzklassifizierungen, da Elektroniken durch leistungsfähigere Prozessoren bei gleichzeitiger Miniaturisierung zur Energieverdichtung, lokalen Erhitzungen und erhöhten Brandrisiken führen können. Somit müssen auch leitfähige Kunststoffe höchste Brandschutzanforderungen bei gleichzeitiger Umweltverträglichkeit (halogenfrei) erfüllen. Darüber hinaus muss ein technisches Compound für Gehäusenanwendungen auch die erforderlichen mechanischen Eigenschaften wie die erforderliche Zähigkeit und Dehnung ermöglichen. Die Compoundierung, spritzgießtechnische Verarbeitung und Prüfung derartiger Materialien unter Berücksichtigung der genannten Attribute war unter anderem Aufgabe eines Firmenverbundprojekts, das vom Kunststoff-Institut Lüdenscheid im Jahr 2019 ins Leben gerufen wurde. An diesem Verbundprojekt waren 11 Firmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette beteiligt. Weiterlesen

Batteriemessmodul für automatisierte Fertigungsprüfung

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Der Zusammenschluss mehrerer gleicher Akkuzellen zu einem Batterieverbund birgt dieselben Herausforderungen wie bei der Kette, die bekanntlich nur so stark ist wie ihr schwächstes Glied. Bei der Serienfertigung von Akkus für E-Mobilität, Großspeicher, Kommunikationselektronik oder Flurfahrzeuge müssen daher zum Teil zigtausende Zellen in höchster Geschwindigkeit und Präzision einzeln getestet werden. Nur Zellen gleicher Leistung dürfen für optimale Speicher- und Lebensdauer zur Erreichung höchster Qualitätsanforderungen zusammengefügt werden. Die Messtechnik-Spezialisten von burster bieten jetzt für die Serienfertigung ein neues, feldbusfähiges Highspeed-Batteriemessmodul zur automatischen Fertigungsprüfung von Hochleistungs-Batteriemodulen und Batteriepacks aus runden, prismatischen oder Pouchzellen. Das kompakte Modul 2511 eignet sich für den Einsatz in rauer Industrieumgebung direkt an der Fertigungslinie und ist für Ein- oder Mehrkanalbetrieb ausgelegt. In nur wenigen Millisekunden kann das All-in-One-Gerät bis zu fünf Einzelzellen gleichzeitig testen und mittels AC- und DC-Innenwiderstandsmessung und Messung der Batteriespannung signifikante Batterieparameter ermitteln und bewerten. Eine intuitive PC-Software zur Parametrierung und Konfiguration via Ethernet/USB erlaubt flexible Mess- und Bewertungsmodi für eine 100 % Inline Prüfung in der Serienfertigung.

Batteriemesstechnikgeräte: Highspeed-Batteriemessmodul 2511 sowie der Batteriecontroller 2550 und der Batterietester 2560 (Urheber: burster)

Batteriemesstechnikgeräte: Highspeed-Batteriemessmodul 2511 sowie der Batteriecontroller 2550 und der Batterietester 2560 (Urheber: burster)

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Kostengünstige keramische Faserverbundwerkstoffe (Low-Cost-CMC) für mittlere Anwendungstemperaturen

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Eine Möglichkeit zur Kostenreduzierung von keramischen Faserverbundwerkstoffen (CMC) bietet die Verwendung kostengünstiger Basalt- oder Glasfasern anstelle von Keramikfasern – in Kombination mit bei niedrigen Prozesstemperaturen ausgehärteten oder gesinterten Matrices. Anders als herkömmliche CMC, die üb­licherweise bei Temperaturen über  1000 °C eingesetzt werden können, sind diese Low-Cost-CMC für den Einsatz  bei mittleren Temperaturen zwischen 300 °C und 800 °C ausgelegt. Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick über das Thema und beleuchtet einige damit verbundene Aktivitäten des Fraunhofer-Zentrums für Hochtemperatur-Leichtbau HTL.

Einleitung

CMC besitzen eine hohe mechanische Festigkeit, Bruchzähigkeit, chemische Beständigkeit und eine geringe Dichte, sodass sie sich ideal als Leichtbauwerkstoff in rauer Umgebung eignen. Im Vergleich zu monolithischen Keramiken liegt der Hauptvorteil von CMC in der hohen Dehnung bei mechanischer Beanspruchung, was zu einem schadenstoleranten Verhalten führt. CMC werden durch Einbettung von keramischen Verstärkungsfasern in eine keramische Matrix hergestellt. Üblicherweise werden entweder nicht-oxidische Keramikfasern aus SiC oder Kohlenstofffasern in Kombination mit einer nicht-oxidischen Matrix verwendet, oder oxidische Keramikfasern werden in eine oxidkeramische Matrix eingebettet. Die entsprechenden CMC werden als nicht-oxidisch bzw. oxidisch bezeichnet. Weiterlesen

Polieren und Entgratung metallischer Bauteile mittels Laserstrahlung

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Einführung und Prozessgrundlagen Laserpolieren

Da Polierprozesse einen großen Einfluss auf die funktionalen und ästhetischen Eigenschaften haben, spielen sie in vielen Branchen eine entscheidende Rolle in den Fertigungsketten. Derzeitige automatisierte Poliertechniken können häufig nicht für Teile mit Freiformflächen und funktionsrelevanten Kanten verwendet werden. Daher erfolgt die Endbearbeitung dieser Teile häufig manuell. Aufgrund der geringen Bearbeitungsgeschwindigkeit (typischerweise im Bereich von 1 bis 30 min / cm²) und des sequentiellen Arbeitsablaufs ist das manuelle Polieren komplexer Freiformoberflächen zeitaufwändig und kostenintensiv. Darüber hinaus hängt die resultierende Oberflächenqualität von den Fähigkeiten und der Tagesform des Polierers ab. Ein neuer Ansatz zur Automatisierung der Politur auch komplexer Freiformoberflächen stellt das Laserpolieren dar. Die vollständige Automatisierung, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Beibehaltung der Form sind die drei Hauptvorteile. Zudem ist das Laserpolieren ein sehr sauberes Verfahren, da die Werkstücke nicht mit Schleif- oder Polierstäuben und -mitteln verunreinigt werden. Weiterlesen

Ein innovativer und leistungsstarker Verbundwerkstoff:

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Dr. Sebastian Kirmse, Dr.-Ing. in Systems Engineering, Senior Consultant im Bereich R&D Transformation bei MHP (Quelle: MHP)

Dr. Sebastian Kirmse, Dr.-Ing. in Systems Engineering, Senior Consultant im Bereich R&D Transformation
bei MHP (Quelle: MHP)

Z-Threaded Carbon Fiber Reinforced Polymer (ZT-CFRP)

Leichtere, leistungsfähigere und multifunktionale Werkstoffe sind mittlerweile in allen Branchen gefragt. Der innovative Verbundwerkstoff ZT-CFRP, der von einer Forschungsgruppe der University of South Alabama entwickelt wurde, kann die Nachteile herkömmlicher kohlenstofffaserverstärkte Polymere (CFRP) überwinden und neue Möglichkeiten in der Produktion bieten. Mithilfe von MHP soll ZT-CFRP nun marktfähig gemacht werden.

Es ist nichts Neues, dass Automobil- und Flugzeughersteller schon seit vielen Jahren den Leichtbau forcieren, um kraftstoffsparende Vehikel auf den Markt zu bringen. Dabei sollen Materialien zum Einsatz kommen, die nicht nur leicht, sondern zugleich robust sind und den Insassen damit Sicherheit bieten. Wenn sich die Materialien dann noch sehr effizient herstellen lassen ist das der Idealfall. Weiterlesen

Bühler stellt weltweit stärkste Druckgiessmaschinen vor

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links: Cornel Mendler, Managing Director Bühler; rechts: Michael Cinelli, Product Manager

links: Cornel Mendler, Managing Director Bühler; rechts: Michael Cinelli, Product Manager
Die Casting bei Bühler

Mit der Carat 840 und der Carat 920 baut Bühler sein Portfolio weiter aus. Grund dafür ist die steigende Nachfrage der Automobilindustrie nach grösseren und komplexeren Teilen. Diese grösseren Teile erfordern neue Produktionsprozesse und sind eine neue Herausforderung für die Kunden. Dank seiner langjährigen Erfahrung mit grossen Druckgusslösungen ist Bühler Partner für den gesamten Produktionsablauf für noch grössere Bauteile. «Die Automobilhersteller gehen in ihrer Produktion neue Wege. Dank unserer Baureihe Carat können sie ihre Vorstellungen von noch grösseren Teilen umsetzen. Und wir unterstützen unsere Kunden bei der Entwicklung dieser neuen Prozesse», sagt Cornel Mendler, Managing Director Bühler Die Casting. Die neuen Carat 840 und Carat 920 mit Schliesskräften von bis zu 92’000 Kilonewton (kN) runden derzeit das Druckgussportfolio von Bühler nach oben hin ab. Die Plattform Carat ist die Lösung des Unternehmens für grosse Druckgussteile. «Wir sehen einen enormen Anstieg der Nachfrage nach immer grösseren Maschinen. Mit der Carat 840 und der Carat 920 können wir unseren Kunden Lösungen für grosse Strukturbauteile mit komplexen Geometrien und neue Karosseriebauteile anbieten», sagt Cornel Mendler. Weiterlesen

Hart im Nehmen: Sensorsysteme für extrem raue Umgebungen

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© Fraunhofer IZM Keramische Leiterplatte mit Hochtemperatur-fähigen integrierten Schaltungen.

© Fraunhofer IZM
Keramische Leiterplatte mit Hochtemperatur-fähigen integrierten Schaltungen.

Bislang fehlt es der Industrie an robusten Sensoren, die extrem hohe Temperaturen und Drücke aushalten. Im Leitprojekt »eHarsh« haben acht Fraunhofer-Institute jetzt eine Technologieplattform für den Bau solcher Sensorsysteme entwickelt. Diese können sogar das Innere von Turbinen und tiefen Bohrlöchern für die Geothermie überwachen. Weiterlesen