Autor: HWAdmin

Strahlender Durchblick: Computertomograph analysiert Schäden in Werkstoffen unter Last

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Dreidimensionale (3D) Darstellung eines Risses in der Kerbe einer faserverstärkten Kunststoffprobe.

Unterschiedlichste Materialien zerstörungsfrei prüfen zu können, ist für Industrie und Wissenschaft in vielen Bereichen essentiell. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat jetzt eine neue Methode entwickelt, die erstmals die mechanische Prüfung eines Bauteils unter realistischen Belastungen mit einer radiologischen Durchstrahlungsprüfung kombiniert. Die Methode dient dazu, Materialien zu charakterisieren, und sie erleichtert die Beurteilung von Einschlüssen oder Schädigungen im Werkstoff bezüglich deren Einflusses auf die Festigkeit und Lebensdauer. Damit liefert das Fraunhofer LBF Materialentwicklern und Herstellern sowie Wissenschaftlern wichtige Informationen zum besseren Verständnis von Materialverhalten und Materialcharakterisierung. Weiterlesen

Bio-Flammschutz für Kunststoffe: Fraunhofer LBF erschließt neue Verwendungsmöglichkeiten für Lignin

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Verlauf der Wärmeabgaberaten von ABS, ABS mit 30 Gewichtsprozent Lignin und ABS mit 30 Gewichtsprozent phosphoryliertem Lignin.

Aus dem Papierrohstoff Holz muss doch mehr herauszuholen sein, dachten sich Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Hintergrund: Bei der Produktion von Papier aus Holz dreht sich alles um die Zellulose. Das ebenfalls darin enthaltene Lignin bleibt bislang weitgehend ungenutzt – bis zu 98 Prozent der bei der Papierherstellung anfallenden Menge werden zur Energiegewinnung eingesetzt. In Zeiten knapper werdender fossiler Ressourcen und steigender CO2-Ausstöße kommt das geradezu einer Verschwendung gleich. Denn heute gilt es, als Alternative zu erdölbasierten Rohstoffen, mehr Biomasse stofflich zu nutzen. In einem EU-geförderten Forschungsprojekt hat das Fraunhofer LBF nun eine neue Verwendungsmöglichkeit für Lignin aus der Papierherstellung entwickelt: Die Wissenschaftler haben Phosphor chemisch an das Lignin angebunden und können es nun als Flammschutz für Kunststoffe nutzen. Weiterlesen

Hochleistungs-Sandwichverbunde einstufig herstellen

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Abbildung 1. Hochleistungs-Sandwichverbunde mit Polymerkern und Decklagen aus
textilen Halbzeugen (links, mittig), zusätzlich integrierter unkaschierter Papierwabe
(mittig) im Vergleich zu Strukturen mit Decklagen aus geschnittenen Langfasern
(rechts), hergestellt im Polyurethan-Sprühverfahren. Bildnachweis: TUD/ILK

Die Leichtform GmbH aus Bernsdorf (Sachsen) entwickelt in enger Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) unter der Leitung von Prof. Maik Gude ein effizientes Fertigungsverfahren zur Herstellung von Hochleistungs-Sandwichstruktur en für den hybriden Leichtbau. Weiterlesen

Umweltschonend und effizient – Plasma ersetzt Lösemittel und Aufrauprozesse

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Autor: Inès A. Melamies, Fachjournalistin, Bad Honnef

Moderne Nutzfahrzeugaufbauten werden heute in ihrer Struktur vollständig verklebt, um eine höhere Eigenfestigkeit und eine bessere Beständigkeit der Verbindungen bei geringeren Produktionskosten sicherzustellen. Auch resultiert diese Fügemethode in einer höheren Nutzlast sowie in einer Gewichtsreduzierung der Aufbauten, aus der wiederum eine Kraftstoffeinsparung und eine damit einhergehende Verminderung den CO2 Ausstoß über die gesamte Lebensdauer eines LKWs folgt. Die an das Strukturkleben gestellten Anforderungen sind hoch und nur mit einer zuverlässigen Vorbehandlung zu erfüllen.

Von den diversen Methoden für die Reinigung und Aktivierung von Materialoberflächen ist der Einsatz von umwelt- und gesundheitsgefährdenden Nass-Chemikalien weit verbreitet. Dass es aber auch umweltfreundlich und darüber hinaus weit effizienter geht, zeigt das Beispiel des Kühlfahrzeugeherstellers Schmitz Cargobull.

Bild 1: Moderne Kühlkofferaufbauten werden heute strukturell verklebt. Bei Europas führendem Hersteller wird bei der Vorbehandlung der Sandwichpaneele vor ihrer Verklebung auf organische Lösemittel schon seit vielen Jahren verzichtet.
Foto: Schmitz Cargobull AG

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Aktuelle Herausforderungen der Fügetechnik im Leichtbau

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Autoren: Dr. Wolf Georgi, Dr. Jonny Kaars, Reza Kaboli, Prof. Peter Mayr

Einleitung

Abbildung 1: Maximal übertragbare Kräfte einer Einpunkt-Clinchverbindung zwischen Metall und Kunststoff in Abhängigkeit der Restfeuchte des Kunststofffügepartners zum Fügezeitpunkt

Die Fügetechnik ist nach DIN 8580 ein Teil der Fertigungsverfahren und hat die Aufgabe, Lösungen für das Verbinden verschiedenster Werkstoffe bereitzustellen. Die Palette der Fügeverfahren wird dabei ständig weiterentwickelt und an neue Werkstoffsituationen angepasst. Der aktuelle Trend zum Leichtbau stellt dabei auch große Herausforderungen an die Fügetechnik. So sind auf der einen Seite thermische Fügeverfahren zu nennen, die für hoch- und höchstfeste Stähle geeignet sein müssen oder an das Fügen von Leichtmetallen angepasst werden müssen. Auf der anderen Seite stehen mechanische Fügeverfahren, welche es ermöglichen metallische Werkstoffe, natürliche Werkstoffe oder auch Kunststoffe nicht nur mit sich selbst sondern auch untereinander zu verbinden. Die Auswahl, welches Fügeverfahren für die jeweilige Fügeaufgabe in der eigenen Produktion zu verwenden ist, stellt dabei eine große Herausforderung an die Produzenten dar. Die Professur Schweißtechnik an der Technischen Universität Chemnitz beschäftigt sich unter anderem mit Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen bei Fügeaufgaben im Leichtbau. Im vorliegenden Artikel wird ein kleiner Einblick in verschiedene Projektschwerpunkte der Professur gegeben. Hierbei werden auch Themen angesprochen, die den Fügeprozess im Vorfeld und übergeordnet betrachten. Weiterführende Informationen sind unter https://www.tu-chemnitz.de/mb/SchweiTech/ zu finden. Weiterlesen

Neue Produkte für Wärmemanagementaufgaben

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Graphit ist seit vielen Jahrzehnten die Kernkompetenz der Georg H. LUH. In Zusammenarbeit mit spezialisierten Forschungsinstituten hat das Unternehmen seine Produktpalette um eine Reihe von Leitfähigkeitsadditiven erweitert. Insbesondere für Wärmemanagementanwendungen zeichnen sich diese durch ein hervorragendes Preis- Leistungsverhältnis aus.

Durch eine intensive Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten, die im Bereich der „leitfähigen Kunststoffe“ hohe Kompetenz aufgebaut haben, konnte eine Reihe von neuen Produkten für diesen Anwendungsbereich entwickelt werden: Weiterlesen

Thermomanagement durch Kunststoff – Wärmeleitfähige Kunststoffe clever eingesetzt

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Abbildung 1: Entwicklungsschema
„Wärmeleitfähige Kunststoffe”

Autoren: Thies Falko Pithan, Dipl.-Ing. Michael Tesch

Kunststoffe sind klassische Isolatoren, die sowohl für thermische als auch für elektrische Abschirmungen genutzt werden. Durch die vielseitigen Möglichkeiten der Additivierung eines Kunststoffs können jedoch sowohl Wärmeleitfähigkeiten wie auch elektrische Isolationseigenschaften in einem Material vereint werden. Es stellt sich die berechtigte Frage, warum durch aufwändige Material­modifizierung ein Isolationsmaterial zum Wärmeleiter umgewandelt werden sollte?

Für die Substitution von herkömmlichen Kühlkörpermaterialien durch wärmeleitfähige Kunststoffe sprechen neben den Additiverungsmöglichkeiten vielfältige Gründe: wirtschaftliche Fertigung, Leichtbau, neue Baugruppenkonzepte, hohe Gestaltungsfreiheit und/oder Funktionsintegration. Durch die Substitution von wärmeleitfähigen, oftmals metallischen Materialien können vor allem Anwendungen profitieren, die bislang mit Kühlkörpern zum Beispiel aus Aluminium hergestellt wurden. Weiterlesen

Gefahrstofflagerung: Technik und Bedienkomfort arbeiten Hand in Hand für die Sicherheit

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Türfeststellanlage

Die Technik ist da, um den Menschen in seiner Arbeit zu unterstützen. Oberste Prämisse dabei sollte stets eine optimale Funktion sein. Dazu gehört bei der Weiterentwicklung von Sicherheitsschränken auch, schon bei der Produktgestaltung die späteren Arbeitsabläufe zu berücksichtigen. Denn selbst die fortschrittlichste Technik kann sich beim Anwender kaum durchsetzen, wenn sie nicht einfach und intuitiv zu bedienen ist. In der Gefahrstofflagerung ist dieser Aspekt besonders wichtig, denn falsche Handhabung erhöht das Unfallrisiko.

Um Risiken zu minimieren ist es wichtig ein gutes Sicherheitskonzept zu haben und den tatsächlichen Gefahrstoffbedarf zu kennen: Wer nutzt welche Stoffe in welcher Menge? Wie oft am Tag werden die Stoffe benötigt und bei welchen Arbeits- oder Produktionsschritten? Sicherheitsschränke sind eine intelligente technische Lösung zur Lagerung von Gefahrstoffen direkt am Arbeitsplatz. Dadurch sind weite Wege in einen separaten Lagerraum überflüssig und jeder Mitarbeiter hat seine täglich benötigten Materialien in Griffnähe. Für eine bestmögliche Integration in bestehende Arbeitsabläufe sollten Sicherheitsschränke für den Anwender und sein Aufgabengebiet passend konfiguriert werden. Weiterlesen

Perlmutt als Vorbild für biomimetisches Design

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Stefan Reschke, Dr. Diana Freudendahl, Dr. Ramona Langner

Die Biomimetik, im deutschen häufig auch als Bionik bezeichnet, sucht einerseits gezielt nach Strukturen und Materialkombinationen in der Natur, die als direkte Vorbilder für technische Innovationen von Bedeutung sein können, siehe z.B. den Klettverschluss. Andererseits analysiert sie biologische Struktur- oder Organisationsprinzipien als solche und sucht danach Transfermöglichkeiten in technische sowie auch prozess- und organisationsbezogene Anwendungen. Im Bereich mechanischer Eigenschaften zeigen verschiedene natürliche Materialien wie Baumhölzer, Bambus, Knochen oder Muschelschalen Eigenschaftskombinationen, die bei klassischen Werkstoffen schlecht vereinbar scheinen, z.B. sehr hohe Härte mit sehr hoher Bruchzähigkeit. Hier bieten die in der Natur typischen hierarchischen mikro-nano-Architekturen, gepaart mit vielfältigen Wechselwirkungen an den inneren Grenzflächen dieser natürlichen Materialien, vielversprechende Designvorlagen. Weiterlesen

Exotische Inseln für magnetische Festplatten

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Inseln der Stabilität
© MPI für Mikrostrukturphysik

Antiskyrmionen könnten einen Datenspeicher ermöglichen, der schnell, robust und sparsam im Energieverbrauch ist

Big Data ist ein Motor moderner Entwicklungen – in vielen Bereichen der Gesellschaft: Große Datenmengen helfen, die medizinische Versorgung zu verbessern, sie könnten die Industrieproduktion effizienter machen, und auf vielen Gebieten der Wissenschaft geht heute schon nichts mehr ohne sie. Voraussetzung dafür ist, dass sich Information in Form von Datenbits auf immer leistungsfähigeren magnetischen Festplattenlaufwerken speichern lässt. Eine Entdeckung von Wissenschaftlern der Max-Planck-Institute für Mikrostrukturphysik in Dresden und für chemische Physik fester Stoffe in Halle könnte helfen, Festplatten robuster, schneller und sparsamer im Energieverbrauch zu machen. Denn die Forscher haben in einem neuartigen Material einen bislang unbekannten Typ magnetischer Nano-Objekte entdeckt: das Antiskyrmion, das als magnetisches Bit in naher Zukunft einen Racetrack-Speicher – ein Festplattenlaufwerk ohne bewegliche Teile – Realität werden lassen könnte. Weiterlesen