Kategorie: Forschung

Automatisierte Fertigungszelle für die Herstellung von thermoplastbasierten Leichtbaustrukturen am Fraunhofer PAZ. © Fraunhofer PAZ

Unsere Autos werden leistungsstärker, bieten mehr Komfort und sind zunehmend mit dem Internet verbunden. Zusätzliche Funktionen gehen aber oft mit höheren verbrauchs- und herstellungsbedingten Emissionen einher. Um sie zu reduzieren, setzt man im Fraunhofer Pilotanlagenzentrum PAZ in Schkopau auf den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen – nicht nur wie bisher in Verkleidungsteilen, sondern gleichermaßen in der Struktur des Fahrzeugs. Weiterlesen

Kontrollierte Selbst-Anordnung von Nanopartikeln in Kompositen für verbesserte Materialeigenschaften. Hier: hierarchische Partikelanordnung im Emulsionsverfahren (©INM)

Hochempfindliche Diagnostik in der Medizintechnik, leuchtende Polymere, biegsame Dünnschicht-Solarzellen, flexible Displays oder druckbare Elektronik – sie alle basieren auf funktionellen Kompositen. Diese Materialien müssen wirtschaftlich herstellbar sein und geeignete Strukturen auf der Nanometer-Ebene enthalten, um ihre Funktion optimal zu erfüllen. An der Synthese und Analyse definiert strukturierter Komposite arbeitet das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien. Seine Kompetenz hat es bereits in mehreren vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kooperationen mit Industriepartnern unter Beweis gestellt. Es stellt seine Kompetenz nun verstärkt Partnern aus der Industrie zur Verfügung. Weiterlesen

Dreidimensionale, laseradditiv gefertigte Struktur aus der Formgedächtnislegierung Nickel-Titan. (Foto: LZH)

Ob patientenangepasste Mikroimplantate oder Mikroimplantate mit Medikamentendepots – additive Verfahren sind bestens geeignet für die Herstellung solcher Bauteile. Wissenschaftler am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) haben im Rahmen des Verbundvorhabens „REMEDIS“ Laserstrahlschmelz-Verfahren etabliert, um Implantate aus Platin, Nickel-Titan (NiTi) oder Edelstahl vollautomatisch herzustellen oder zu beschichten.

Eingesetzt haben die Wissenschaftler der Gruppe Oberflächentechnik dafür eine spezielle Form des 3D-Drucks – das Selektive Lasermikroschmelzen (SLµM). Mit zum Teil speziell entwickelten Anlagen konnten sie Elektroden für Herzschrittmacher mit Platin beschichten, dreidimensionale Gitterstrukturen aus NiTi sowie Stent-Protoypen aus Edelstahl herstellen. Platin wurden erstmalig im Rahmen des Projektes erfolgreich im Mikromaßstab verarbeitet. Weiterlesen

Kraftwerk von eZelleron

„Kraftwerk“ heißt die mobile Brennstoffzelle, mit der kleine Geräte über USB wieder aufgeladen werden können. Der Wasserstoff stammt aus normalem Feuerzeuggas (Butan), das in den Tank des Geräts gefüllt wird. Wie bei einem Feuerzeug dauert das nur wenige Sekunden, die Brennstoffzelle liefert dann Strom für mehrere Tage. Die Technologie hat der promovierte Werkstoffwissenschaftler Sascha Kühn an der Universität des Saarlandes entwickelt. Bereits 2003 meldete die Universität dafür ein Patent an, die Patentverwertungsagentur unterstützte den Erfinder bei der Vermarktung. Jetzt will Sascha Kühn diese Technologie über seine Firma eZelleron in Dresden in großem Stil auf den Markt bringen. Weiterlesen

Schüttgut ist Massenware in der chemischen Industrie. Das Fraunhofer IKTS schützt die millimetergroßen Partikel jetzt mit einem Metallmantel. Das erhöht ihre Wärmeleitfähigkeit um das Fünffache. © Fraunhofer IKTS

Für die chemische Industrie sind sie Massenware: Aufgeschüttete Füllkörper, die als Katalysator oder Adsorptionsmittel in Reaktoren und Wärmespeichern eingesetzt werden. Fraunhofer-Forscher entwickelten einen Metallmantel für die einzelnen Füllkörper, der ihre Wärmeleitfähigkeit um das Fünffache erhöht.

Viele chemische Reaktionen und Wärmespeicher nutzen aufgeschüttete Füllkörper als Katalysator oder Adsorptionsmittel. Die Industrie setzt mehrere Millionen Tonnen dieser Funktionsmaterialien im Jahr ein, um ihre Grundstoffe herzustellen. Damit die Reaktionen wie gewünscht ablaufen, müssen die Füllkörper besonders wärmeleitfähig sein. Das Problem: Zwischen den nur wenigen Millimeter großen Körpern lässt sich die Wärme nicht optimal weiterleiten. Weiterlesen

Unten – makroskopische Simulation: Stromlinien während des Gießprozesses, bei dem der Keramikschlicker rechts eingefüllt wird und links unten als Folie den Gießkasten verlässt. Oben – mikroskopische Simulation: Ausrichtung der Keramikpartikel an zwei Stellen im Prozess.
© Fraunhofer IWM

Hersteller von Keramikfolien sind bislang auf ihre Erfahrung angewiesen, wenn sie die Eigenschaften der Folien einstellen. Nun hilft erstmalig eine Kombination von makro- und mikroskopischer Simulation: Diese sagt vorher, wie der Ausgangsstoff durch die Maschine fließt und berechnet die Ausrichtung der Keramikteilchen.

Tassen, Zahnimplantate, Waschbecken – all diese Dinge bestehen bekanntermaßen aus Keramik. Weniger bekannt ist dagegen, dass das Material auch in Abgas- und Temperatursensoren im Auto verbaut ist, und zwar in Form von Folien. Hier dienen sie beispielsweise als Trägermaterial für elektrische Leiterbahnen, das extrem hohe Temperaturen aushält. Auch in Filteranlagen kommen pörose Keramikfolien zum Einsatz: So seihen sie etwa in der Lebensmittelindustrie Wasser, Milch, Bier oder Wein. Weiterlesen

In der porösen Trägerstruktur der Membranadsorber sind winzige Polymerpartikel eingebettet, die Wertstoffe aus dem Wasser binden.
© Fraunhofer IGB

Am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart entwickeln Wissenschaftler Membranadsorber, mit denen sich Schad- und Wertstoffe aus Wasser selektiv abtrennen lassen. Diese Technologie kann einerseits zur Wasseraufbereitung eingesetzt werden, ein großes Potenzial liegt aber speziell in der Rückgewinnung von wertvollen Metallen.

Im Zuge knapper werdender Ressourcen gewinnt das Recycling von Rohstoffen immer mehr an Bedeutung. Insbesondere Sondermetalle sind aufgrund ihres Werts (Edelmetalle) oder ihrer Verfügbarkeit (Seltene Erden) für die Industrie enorm wichtig. In industriellen Prozess- und Abwasserströmen sind beträchtliche Mengen dieser metallischen Rohstoffe enthalten. Weiterlesen

Werkstoffeinsatz

Für die Studie „Chancen und Herausforderungen im ressourceneffizienten Leichtbau für die Elektromobilität“ haben Wissenschaftler der – durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten – Forschungsplattform FOREL
240 Wirtschafts- und Wissenschaftsexperten auf dem Gebiet des Leichtbaus und der Elektromobilität aus verschiedenen Branchen befragt. Ziel war es, aktuelle Ansätze und Entwicklungen auf dem Gebiet des elektromobilspezifischen Leichtbaus zu erfassen und Entwicklungs- und Forschungsbedarfe aufzuzeigen. Die Ergebnisse der Befragung wurden jetzt in der FOREL-Studie zusammengefasst und veröffentlicht. Weiterlesen