Autor: HWAdmin

Etiketten der Zukunft: Dresdner Physiker schreiben, lesen und radieren mit Licht

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Ein leuchtendes Etikett, kontaktlos aufgedruckt auf eine Plastikfolie. Die leuchtende Schicht ist dünner als ein menschliches Haar. Der Aufdruck lässt sich berührungslos wieder löschen und durch ein anderes Muster ersetzen © M. Gmelch und H. Thomas, TU Dresden

Einem Team von Physikern unter Leitung von Prof. Sebastian Reineke von der Technischen Universität Dresden ist es gelungen, auf eine völlig neue Art Informationen in transparenten Folien zu speichern.

Prof. Reineke und seine LEXOS Gruppe am Institut für Angewandte Physik arbeiten mit transparenten Plastikfolien, die mit weniger als 50 µm dünner als ein menschliches Haar sind. In diese Plastikfolien sind leuchtende organische Moleküle eingebracht. Diese Moleküle befinden zunächst in einem deaktivierten, dunklen Zustand. Durch lokale Bestrahlung mit ultraviolettem Licht lassen sie sich aktivieren und beginnen zu leuchten. Mit Hilfe einer Maske oder eines Laserschreibers können auf diese Weise Muster in die Folie geschrieben werden, deren Auflösung die von aktuellen Laserdruckern erreicht. Durch Bestrahlung mit infrarotem Licht lässt sich das aufgedruckte Muster oder die Leuchtschrift jederzeit wieder vollständig aus der Folie entfernen. Weiterlesen

Neues Material, das Seltene Erden bei LED-Lampen spart

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Die LED-Technologie ist derzeit die Beleuchtungstechnik mit dem größten Potenzial für die Zukunft. Mit dem technischen Fortschritt steigt allerdings auch die Belastung für die Materialien, die in einer LED-Lampe verbaut sind. Die transparente Kapsel, die die Leuchtdiode umhüllt, muss zum Beispiel immer höhere Temperaturen aushalten können, gleichzeitig soll die Technologie mit viel weniger der so genannten Seltenen Erden auskommen. Chemiker der Saar-Uni um Professor Guido Kickelbick haben nun mit Partnern aus der Industrie (Osram, BASF) ein Verkapselungsmaterial entwickelt, das LEDs ohne Seltene Erden langlebiger und günstiger machen könnte. Dazu haben sie auch Patente angemeldet. Das Material ist im Rahmen des noch laufenden Forschungsprojektes „Organische und Seltenerd-reduzierte Konversionsmaterialien für LED- basierte Beleuchtung“ (ORCA) entstanden, das vom Bund mit 1,9 Millionen Euro gefördert wird. Weiterlesen

VIDAM® – Sauberkeitsmessgerät für filmische Verunreinigungen

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In modernen (Hoch)-Technologiebranchen ist die Sauberkeit von Bauteiloberflächen ein unverzichtbares Qualitätsmerkmal und somit Bedingung für reibungslose Nachfolgeprozesse.

Da selbst modernste Produktionstechniken zu Kontaminationen führen können, ist die Kenntnis der Sauberkeit von Bauteilen eine wesentliche Voraussetzung, um einen hinreichenden Reinigungsprozess zu etablieren. Heute geht es darum, chemische/filmische Verunreinigungen wie Rückstände von Ölen, Fetten, Kühlschmierstoffen, aber auch Handschweiß und Kontamination durch Verpackungsmaterialien nachzuweisen. Das Sauberkeitsmessgerät VIDAM® nutzt das Prinzip der vakuuminduzierten Desorption, um etwaige Kontaminationen von den Werkstoffoberflächen zu lösen und diese dann zu detektieren. Für diese Entwicklung erhielt das VIDAM-Verfahren den Fraunhofer Reinheitstechnik-Preis CLEAN! Weiterlesen

Reinigungstechnologien optimal angewandt

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© Fraunhofer IVV
Simulationsergebnisse für die Reinigung eines Tanks mit einem Zielstrahlreiniger.

Man kennt es aus dem Haushalt: Sperrige Küchengeräte und Maschinen sind schwer zu reinigen. In der Industrie sind komplexe Bauteile eher Standard als Ausnahme und stellen große Herausforderungen an die Auslegung der Reinigungssysteme. Eine Simulation kann dabei künftig helfen. In der Lernfabrik Industrielle Reinigungstechnologien, die Ende 2019 am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Dresden eröffnet wird, können Unternehmen zudem die Kombination verschiedener Reinigungstechnologien testen. Weiterlesen

Optimierte Produktion für bessere Bauteile

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Die Ingenieure des wbk wollen die Fertigung von Bauteilen optimieren, um deren Eigenschaften zu verbessern und Ressourcen einzusparen (Foto: Markus Breig, KIT)

Die Qualität von Produkten hängt maßgeblich von der Beschaffenheit ihrer Einzelteile ab: Halten die Schrauben den maximalen Belastungen stand? Ist das verwendete Material fest genug? Oft entscheidet sich schon bei der Fertigung, was ein Bauteil leisten kann. Fertigungsprozesse wie Drehen, Fräsen oder Hämmern haben großen Einfluss auf die Beschaffenheit, Funktionalität und Qualität von Schrauben oder Zahnrädern. Die Produktionstechnikerinnen und -techniker des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) erforschen neue Fertigungsverfahren, welche die Wechselwirkung zwischen Werkstoff und Werkzeug gezielt nutzen, um ressourcenschonend qualitativ bessere Bauteile herzustellen. Weiterlesen

Reversible Brennstoffzelle bricht Wirkungsgrad-Rekord

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Reversible Hochtemperatur-Brennstoffzelle
Copyright: Forschungszentrum Jülich / R.-U. Limbach

Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben ein hochgradig effizientes Brennstoffzellen-System in Betrieb genommen, das einen elektrischen Wirkungsgrad im Wasserstoffbetrieb von über 60 Prozent erzielt. Ein so hoher Wert wurde bis jetzt von keinem anderen Forscherteam weltweit berichtet. Und die Anlage weist noch eine weitere Besonderheit auf: Die neu entwickelten reversiblen Hochtemperatur-Brennstoffzellen können nicht nur Strom erzeugen, sondern lassen sich auch für die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse nutzen. Weiterlesen

MoosTex: Aktive Bewässerung regelt den Feinstaub-Hunger der Mooswände

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Modulare Mooswand: MoosTex-Testaufbau auf dem DITF-Gelände in Denkendorf. Foto:
DITF

Modulare Mooswände sollen in mit Feinstaub belasteten Metropolen einen nachhaltigen Beitrag zur Luftreinigung liefern: Auf dem Weg zur praktischen Umsetzung ihrer innovativen Idee im Forschungsprojekt MoosTex sind die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF), die Ed. Züblin AG, die Helix Pflanzen GmbH einen großen Schritt vorangekommen. Die drei Projektpartner haben ein System entwickelt, das das Überleben der vertikal gepflanzten Moose unter realen Witterungsbedingungen sichert und mit dem ihre biologische, Feinstaub absorbierende Aktivität gezielt gesteuert werden kann. Weiterlesen

Stärker als Gorilla-Glas

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Mit Yttriumdioxid beschichtetes Zirkondioxid. Durch die unterschiedlichen thermischen Eigenschaften der beiden Materialien entsteht beim Erkalten in der Beschichtung eine hohe Druckspannung, durch die die Oberfläche des Bauteils zusammengepresst wird: Die Bildung von Rissen wird so effektiv behindert. Das Bauteil wird so stabiler und seine Oberfläche beständiger gegen Zerkratzen.
Copyright: Forschungszentrum Jülich / Hiltrud Moitroux

Sie sind härter als konventionelles Glas und außerordentlich beständig gegen Hitze und korrosive chemische Substanzen: transparente Keramiken gelten daher als vielversprechende Alternative zu glasbasierten Werkstoffen. Wie alle Keramiken sind sie jedoch sehr anfällig für Brüche. Jülicher Wissenschaftler forschen deshalb an einem innovativen Beschichtungsverfahren, das gezielt die mechanischen und optischen Eigenschaften transparenter Keramiken verbessern kann. Damit gelang es ihnen den Bruchwiderstand der Keramiken zu verdoppeln.

Durch ihre besondere Stabilität können transparente Keramiken in Bereichen genutzt werden, in denen herkömmliches Glas an seine Grenzen stößt, etwa in der Industrie als kratz- und hitzebeständige Sichtfenster in Hochtemperaturöfen. Da sie zudem für kurz- und langwellige Strahlung durchlässig sind, eignen sie sich gut für Linsen in der Ultraviolett-Lithografie oder Sensoren für Infrarot-Bildgebung. Sie sind außerdem interessant für Kameras und Smartphones – als Material für optische Linsen. Durch ihren hohen Brechungsindex sind sie in der Lage, das Licht stärker zu bündeln. Solche Linsen können dadurch dünner ausgeführt werden, wodurch sich Kamerakomponenten leichter miniaturisieren ließen. Weiterlesen

Digitaler Zwilling für Werkstoffe

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© Fraunhofer IWM
Mit dem Datenraumkonzept Werkstoffinformationen jeglicher Art in digitale Netze integrieren – eine wichtige Basis für die Produktion im Rahmen der Industrie 4.0.

Sollen Produktionssysteme digital vernetzt und im laufenden Betrieb werkstoffgerecht verbessert werden, müssen dafür auch die Veränderungen der Werkstoffe gemessen, analysiert und abgebildet werden – im sogenannten »digitalen Materialzwilling«. Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher haben mit einem Werkstoffdatenraum die Grundlage hierfür geschaffen.

Rollt ein fertiges Bauteil vom Band, ist eine Frage von großem Interesse: Hat das Bauteil die gewünschten Eigenschaften? Denn oftmals reichen bereits kleinste Schwankungen in der Produktion, um Materialeigenschaften zu verändern und damit die Bauteilfunktionalität in Frage zu stellen. Um dies zu vermeiden, werden begleitend zur Produktion immer wieder Proben entnommen und aufs Genaueste untersucht. Ein solches Probenbauteil muss für Versuche in kleine Einzelteile zerlegt und vermessen werden – das benötigt viel Zeit. »Die Geschichte einer Probe verzweigt sich also in viele kleine Äste mit jeweils spezifischen Messergebnissen«, erläutert Dr. Christoph Schweizer, Leiter des Geschäftsfelds Werkstoffbewertung, Lebensdauerkonzepte am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg. »Expertinnen und Experten haben diese Zusammenhänge im Kopf, allerdings gab es bisher keine Möglichkeit, die resultierende, in unterschiedlichen Formaten vorliegende Datenvielfalt zusammenhängend digital abzubilden.« Weiterlesen

Daten „fühlen“ mit haptischen Displays

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Um unsere Umwelt wahrzunehmen, können wir Menschen auf fünf Sinne zurückgreifen. Beim Umgang mit Technik nutzen wir aber meist Bildschirme oder Lautsprecher, die nur Gehör- und Sehsinn ansprechen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickeln nun haptische Displays, die über den Tastsinn arbeiten. Das System VibrAID beispielsweise soll mit Vibrationsmustern den Umgang mit komplexen Steuersystemen erleichtern.

„Haptische Displays übertragen per Vibration oder Druck Informationen über die Haut. Das kann eine Smartwatch sein, die uns über Vibration auf eine eingehende Nachricht aufmerksam macht, oder ein Handy, das uns aus der Hosentasche heraus über Vibrationsmuster navigiert“, sagt Erik Pescara von der Forschungsgruppe Telecooperation Office (TECO) des KIT. Doch haptische Feedbackgeräte können noch viel mehr: TECO entwickelt haptische Assistenzsysteme für komplexe Steueraufgaben. Mögliche Anwendungsszenarien des Systems VibrAID finden sich beispielsweise in den Leitwarten von Kraftwerken oder Verkehrsnetzen. Dort werden oft große Mengen relevanter Daten auf Bildschirmen angezeigt. Solche Dashboard-Systeme – also grafische Benutzeroberflächen, die Informationen per Computer darstellen – sind zwar individuell konfigurierbar, dennoch kann es passieren, dass Nutzer nicht schnell genug zu den aktuell relevanten Informationen finden, um das System optimal zu steuern. Weiterlesen