Weiche Materialien für intelligentere Roboter

Viskoelastische Polymere verhalten sich sowohl wie ein Festkörper (elastisch) als auch wie eine Flüssigkeit (viskos). Das eröffnet neue Perspektiven für Medizintechnik und Industrie.Bild: Universität Stuttgart / Jan Potent

Viskoelastische Polymere verhalten sich sowohl wie ein Festkörper (elastisch) als auch wie eine Flüssigkeit (viskos). Das eröffnet neue Perspektiven für Medizintechnik und Industrie.
Bild: Universität Stuttgart / Jan Potent

Soft Robots, Robotersysteme aus weichen Materialien, eröffnen neue Perspektiven für Medizintechnik und Industrie. Jun.-Prof. Dr. Aniket Pal von der Universität Stuttgart forscht an viskoelastischen Materialien, mit denen sich intelligente Funktionen in Soft Robots einbetten lassen. Dafür bekommt er im Rahmen des Emmy-Noether-Programms Fördermittel in Höhe von 1,5 Millionen Euro.

„Dank der Förderung können wir unsere Forschung deutlich ausbauen“, sagt Pal. Der 33-Jährige leitet am Institut für Mechanik eine Arbeitsgruppe für Soft Robot Mechanics. „Wir forschen auf einem noch ziemlich jungen Gebiet. Wir entwickeln Mechanismen, die sich abhängig von der Geschwindigkeit einer Krafteinwirkung verformen können. Sie lassen sich für Soft Robots nutzen.“

Viskoelastische Materialien für Soft Robotics

Im Gegensatz zu herkömmlichen Robotern aus Stahl, Aluminium oder Hartplastik setzen Soft Robots auf weiche Materialien. Diese Materialien beruhen auf geeigneten Polymeren. Konkret forscht Aniket Pals Team an viskoelastischen Polymeren. Sie weisen bei Verformung sowohl elastische als auch viskose Eigenschaften auf: Sie verhalten sich sowohl wie ein Festkörper (elastisch) als auch wie eine Flüssigkeit (viskos). Ihr mechanisches Verhalten hängt dabei davon ab, wie lange und wie schnell eine Kraft einwirkt. Die Geschwindigkeit der Krafteinwirkung bestimmt, welches Verhalten dominiert: Bei schneller Belastung zeigen viskoelastische Materialien eher elastisches Verhalten, bei langsamer eher viskoses. Mit dieser Art von Materialien lassen sich weiche Roboter funktioneller und intelligenter machen. Weiterlesen

Zug- und Druckkräfte präzise messen

Der Flachprofilkraftaufnehmer aus 1.4542 Edelstahl Typ 8525 baut nicht nur sehr kompakt, sondern ist auch unempfindlich gegenüber Fremdkräften und Momenten. (Urheber: burster)

Der Flachprofilkraftaufnehmer aus 1.4542 Edelstahl Typ 8525 baut nicht nur sehr kompakt, sondern ist auch unempfindlich gegenüber Fremdkräften und Momenten. (Urheber: burster)

Ob Kran-, Windkraftanlagen oder allgemeiner Maschinenbau, überall gibt es Anwendungen, die eine präzise Kraftmessung benötigen, beispielsweise um Überlastungen zu vermeiden. Die burster präzisionsmesstechnik bietet für solche Aufgaben eine breite Palette an Sensoren, die jetzt mit dem neuen Flachprofilkraftaufnehmer Typ 8525 (Bild 1) erweitert wird. Der Sensor baut nicht nur sehr kompakt, sondern ist auch unempfindlich gegenüber Fremdkräften und Momenten. Zudem eignet sich der Sensor für statische und dynamische Messungen mit hoher Wechselzyklenzahl gleichermaßen. Stromversorgung und Daten werden über einen 8-poligen Rundsteckverbinder mit Bajonettverschluss herausgeführt, eine Kabelkonfiguration vor Ort entfällt. Der sehr robuste Sensor aus 1.4542 Edelstahl kann für Zugkraftanwendungen mit einer Lastzentrierplatte ausgestattet werden, das vereinfacht die Handhabung bei anspruchsvollen Zugbelastungen mit Querkräften. Die Messbereiche von 0 … 10 kN bis 0 … 200 kN (höhere Messbereiche folgen) bei einer Linearitätsabweichung 0,1 % v.E. ermöglichen einen universellen Einsatz im Bereich von – 30 bis + 120 °C. Weiterlesen

Schicht für Schicht zum Präzisionsbauteil

In Verbindung mit den Kupfer-Heatpipes stellt die neue Kühllösung bei einer Betriebstemperatur von 450 °C sicher, dass die Temperatur im Invar-Rahmen 90 °C nicht überschreitet.Bildquelle HERMLE AG

In Verbindung mit den Kupfer-Heatpipes stellt die neue Kühllösung bei einer Betriebstemperatur von 450 °C sicher, dass die Temperatur im Invar-Rahmen 90 °C nicht überschreitet. (Bildquelle HERMLE AG)

Innovative Kühllösung für Die-Bonding-Geräte: Das MPA-Verfahren (Metallpulver-Auftragung) von HERMLE integriert Kupferelemente und Kühlkanäle in einen Rahmen aus Invar. Damit erreichen Anwender nicht nur eine effektive Temperierung, sondern sind auch vor Leckagen gefeit.

Die-Bonding-Geräte positionieren und befestigen Halbleiterchips auf Substrate oder Träger. Sie ermöglichen eine genaue Platzierung und Verbindung durch verschiedene Techniken wie Thermokompression oder Ultrasonic Bonding. Die herkömmliche Wasserkühlung in den Die-Bonding-Geräten des Herstellers Finetech wies eine Schwachstelle auf: Durch tiefe Bohrungen und Abstopfungen konnte es zu Leckagen kommen. In Kombination mit den hohen elektrischen Strömen des Prozesses stellte dies eine Gefahr für den Anwender dar. Um dieses Risiko auszuschließen, entwickelte HERMLE eine sichere und effiziente Lösung auf Basis von Kupfer-Heatpipes, die zuverlässig Wärme ableiten.

HERMLE baute den Kühlrahmen aus der Eisen-Nickel-Legierung Invar in mehreren Schritten auf. Zunächst wurden die Kupfer-Heatpipes in den vorgefrästen Rahmen eingepresst. Eine zusätzliche Schicht aus additiv auf die Heatpipes aufgetragenem Kupfer gewährleistet dabei eine optimale thermische Verbindung. Anschließend versiegelte die MPA-Maschine den Rahmen mit einer Invar-Deckschicht. Das dabei eingesetzte Kaltgasspritzen kann Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten verbinden, ohne empfindliche Bauteile wie die Heatpipes zu beschädigen. Weiterlesen

Infrarot-Systeme lösen Herausforderungen bei der Kunststoffverarbeitung

Infrarot Konturstrahler erwärmen den Umbugbereich exakt und sorgen so für einen sehr effizienten Energieeinsatz. - Copyright Excelitas Noblelight

Infrarot Konturstrahler erwärmen den Umbugbereich exakt und sorgen so für einen sehr effizienten Energieeinsatz.
– Copyright Excelitas Noblelight

Handschuhfächer entgraten, Innenverkleidungen laminieren oder Rohre für die Lüftung verschweißen – das hat in modernen Automobilen mit Kunststoffverarbeitung zu tun. Häufig sind hier Wärmeprozesse an herausfordernden Ecken, Kanten und Rändern nötig.
Infrarot Kontur-Strahler werden genau entlang dieser Konturen geformt, das bringt entscheidende Vorteile. Wärme wirkt exakt auf den Grat oder den Umbug, was den Energieeinsatz minimiert und den Fertigungsschritt optimiert. Weiterlesen

Additive Fertigung als Innovationstreiber: Perspektiven auf der Formnext

Copyright by Mesago / Marc Jacquemin

Copyright by Mesago / Marc Jacquemin

Die Additive Fertigung (Additive Manufacturing, AM) ist längst ein etablierter Bestandteil moderner industrieller Produktionsprozesse. Sie ermöglicht eine hohe Gestaltungsfreiheit, schnelle Entwicklungszyklen und flexible Fertigungslösungen – von der Prototypenherstellung bis zur Serienproduktion. Insbesondere in technologieintensiven Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Medizintechnik und Energietechnik trägt die Additive Fertigung zur Effizienzsteigerung und Nachhaltigkeit bei. Weiterlesen

Kompakte Kraftpakete mit vielseitiger Konfigurierbarkeit

Neue DC-Motoren der GXR- und SXR-Familie im FAULHABER Portfolio©

Neue DC-Motoren der GXR- und SXR-Familie im FAULHABER Portfolio©

Mit der Erweiterung des Produktportfolios präsentiert FAULHABER gleich mehrere Neuzugänge bei den DC-Kleinstmotoren: Die leistungsstarken Motoren der neuen GXR-Familie 1437 mit Kupfer-Graphit-Kommutierung sowie die edelmetallkommutierten Motoren der bewährten SXR-Familie in den Größen 1424 und 1437. Entwickelt für höchste Zuverlässigkeit und Flexibilität, eröffnen diese Antriebe neue Möglichkeiten für moderne, platzsparende Antriebslösungen. Weiterlesen

Nachhaltige Carbonfasern auf der Basis von Algen

 Prof. Thomas Brück und weitere Forschende haben einen Prozess zur Herstellung von Carbonfasern aus erneuerbaren Rohstoffen entwickelt.

Prof. Thomas Brück und weitere Forschende haben einen Prozess zur Herstellung von Carbonfasern aus erneuerbaren Rohstoffen entwickelt. (Bildquelle: Andreas Heddergott/TUM)

Carbonfasern sind gerade in der Luftfahrt, der Windenergie und im Leichtbau von essentieller Bedeutung. Allerdings ist ihre Herstellung bislang sehr umweltschädlich, da sie auf Erdöl basiert. Einem Forschungskonsortium unter der Führung der Technischen Universität München (TUM) ist es nun gelungen, eine Herstellungsroute für Carbonfasern aus erneuerbaren Rohstoffen zu entwickeln.

Projektkoordinator Prof. Thomas Brück, Leiter des TUM-Lehrstuhls für Synthetische Biotechnologie, betont: „Mit dem Gemeinschaftsprojekt GreenCarbon ist uns ein großer Schritt in Richtung nachhaltige industrielle Carbonfaserproduktion gelungen.“ Neben der TUM sind das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, das Unternehmen SGL Carbon sowie der Aerospace-Konzern Airbus an dem vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderten Konsortium beteiligt. Weiterlesen

Mischplastik: Vom Problemmüll zum industriellen Wertstoff

Aus dem schwer recyclebaren „Problemmüll“ Mischkunstoff wollen die Forschenden Wertstoffe für die Chemieindustrie gewinnen.(Bildquelle: Universität Stuttgart)

Aus dem schwer recyclebaren „Problemmüll“ Mischkunstoff wollen die Forschenden Wertstoffe für die Chemieindustrie gewinnen.
(Bildquelle: Universität Stuttgart)

Um aus schwer recyclebaren Mischkunststoffen Wertstoffe für die Chemieindustrie zu gewinnen, gehen Nachwuchswissenschaftler*innen der Universität Stuttgart neue Wege: Sie kombinieren innovative Vergasungsverfahren und mikrobiologische Prozesse.

Styropor, Lebensmittelverpackungen, Schaumstoffe oder Bauelemente: In zahlreichen Produkten findet sich Mischplastik. „Am Ende ihres Lebenswegs werden diese Produkte zu Problemmüll“, sagt Hannah Storm, Doktorandin am Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart. Weiterlesen

Hoffnungsträger Ammoniak

 © Fraunhofer IMMPilotanlage des Fraunhofer IMM für das Ammoniakcracken mit einer Kapazität von 20 kg/h Ammoniak

Pilotanlage des Fraunhofer © Fraunhofer IMM
Pilotanlage des Fraunhofer IMM für das Ammoniakcracken mit einer Kapazität von 20 kg/h Ammoniak

Ammoniak kennt man bisher hauptsächlich aus der Düngemittel-Produktion. Künftig könnte das Gas als effizienter Wasserstoffträger und klimafreundlicher Ersatz für fossile Brennstoffe auch eine Schlüsselrolle in der Energiewende einnehmen, denn es lässt sich CO2-frei aus Stickstoff und Wasserstoff herstellen und bietet viele Vorteile für Transport und Lagerung. An einer platzsparenden, effizienten und vor allem dezentralen Ammoniak-Cracking-Technologie arbeitet das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM gleich in mehreren Forschungsprojekten.

»Ammoniak ist ein großer Potenzialträger für einen nachhaltigen Umbau unseres Energiesystems«, erklärt Dr. Gunther Kolb, Bereichsleiter Energie und stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer IMM in Mainz. »Die Herausforderung der Energiewende besteht ja nicht nur in der ausreichenden emissionsfreien Energieproduktion. Da Grünstrom in großen Mengen besonders an sehr wind- oder sonnenreichen Standorten wie etwa Chile oder Australien erzeugt werden kann, spielt auch der verlustarme Transport an energieärmere Einsatzorte eine relevante Rolle.« Hier kann der Einsatz von Ammoniak umwälzende Vorteile bringen. Weiterlesen

Eine sichere Kombination: Mewa informiert auf der A+A über Schutzkleidung im Rundum-Service

Dynamic Flame Reflect schützt bei Arbeiten in der Nähe von Wärmequellen und beim gelegentlichen Schweißen. (Foto: Mewa)

Dynamic Flame Reflect schützt bei Arbeiten in der Nähe von Wärmequellen und beim gelegentlichen Schweißen. (Foto: Mewa)

Wie fachgerechte Pflege die Einsatzdauer von Schutzkleidung nachhaltig erhalten kann, das zeigt Textildienstleister Mewa auf der A+A im November in Düsseldorf (Halle 15, Stand C46). Im Mittelpunkt der diesjährigen Messepräsentation stehen der Rundum-Service für Berufs- und Schutzkleidung des Unternehmens und die neuen Kollektionen Dynamic Flame Reflect und Dynamic Blaze Reflect. Weiterlesen