Kategorie: Forschung

Flexibles Glas für flexible Elektronik

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Flexibilität bestimmt zukünftig viele Lebensbereiche. Neben dem Einsatz von OLED-Modulen in unterschiedlichen Displays wird das flächige „warme“ Licht, das die Augen nicht blendet, in falt- oder aufrollbaren Bildschirmen schon bald keine Utopie mehr sein. (Abbildung: tesa)

Flexibilität bestimmt zukünftig viele Lebensbereiche. Neben dem Einsatz von OLED-Modulen in unterschiedlichen Displays wird das flächige „warme“ Licht, das die Augen nicht blendet, in falt- oder aufrollbaren Bildschirmen schon bald keine Utopie mehr sein. (Abbildung: tesa)

Die drei Technologie-Unternehmen SCHOTT, tesa SE und VON ARDENNE haben sich im Konsortialprojekt KONFEKT zusammengeschlossen, um die Entwicklung von ultradünnem Glas-auf-Rolle für den Einsatz in Applikationsfeldern wie der organischen Elektronik, zum Beispiel in der Fertigung künftiger Generationen von OLED-Anwendungen, voranzutreiben. Ziel des Konsortiums ist es, wickelbares Glas durch Lamination mit funktionalen Klebebändern sowie durch das Aufbringen von speziellen Funktionsschichten zu veredeln. So soll ein einfach weiterzuverarbeitendes Substrat mit einzigartigen Eigenschaften für vielfältige Anwendungen in Rollenform bereitgestellt werden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert diese Entwicklung für drei Jahre mit einer Summe von ca. 5,6 Millionen Euro insgesamt.
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Schaumstoffe aus Holz

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Zwei im Fraunhofer WKI gefertigte Platten aus Holzschaum © Manuela Lingnau / Fraunhofer WKI

Zwei im Fraunhofer WKI gefertigte Platten aus Holzschaum
© Manuela Lingnau / Fraunhofer WKI

Schaumstoffe setzen sich aus petrochemischen Kunststoffen zusammen – und sind damit nicht besonders umweltfreundlich. Abhilfe verspricht ein neuartiges Schaummaterial: Es besteht zu hundert Prozent aus Holz, ist klimafreundlich und recycelbar. Langfristig könnte der Holzschaum herkömmliche Schaumstoffe ersetzen, sei es bei Wärmedämmungen, Verpackungen oder Leichtbaumaterialien.

Schaumstoffe dämmen Häuser, polstern Waren beim Versand und dienen als Leichtbaumaterial. Denn diese Materialien sind leicht, lassen sich günstig produzieren und besitzen gute Dämmeigenschaften. Doch sie haben auch ein Manko: Sie basieren vor allem auf Erdöl oder Erdgas und sind folglich nicht besonders umweltfreundlich. Langfristig sollen Materialien aus nachwachsenden Naturstoffen die erdölbasierten Produkte ersetzen. Weiterlesen

Lacke werden umweltfreundlicher und bleiben kratzfest

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Synthese von Silika-Nanopartikeln. © Fraunhofer LBF

Synthese von Silika-Nanopartikeln.
© Fraunhofer LBF

Lacke sind die nützlich-schöne Hülle vieler Produkte des täglichen Bedarfs. Schon ein dünner Film wirkt sich positiv auf Erscheinungsbild, Funktion und Lebensdauer aus – besonders gefragt bei Hölzern und Kunststoffen. Das Problem in kommerziell erhältlichen Lacksystemen sind die oftmals enthaltenen, gesundheitlich bedenklichen flüchtigen Komponenten. Endverbraucher und Unternehmen verlangen daher zunehmend nach umweltfreundlichen, wasserbasierten Lacken. Dabei gilt es, flüchtige organische Anteile (VOC) zu vermeiden. Ein wesentlicher Nachteil der bislang erhältlichen wässrigen Lacksysteme ist deren geringe Kratzfestigkeit. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF erarbeitete daher im Rahmen eines über die AiF vom BMWi geförderten IGF-Vorhabens Lösungsansätze, welche die gesundheitlichen Risiken minimieren und gleichzeitig das Eigenschaftsprofil der Lacke erhalten. Dem Institut ist es gelungen, verschiedene anorganische Nanopartikel als Füllstoffe für wässrige Polyurethan-Beschichtungen zu erstellen und zu modifizieren. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler die Kratzfestigkeit der fertigen Beschichtung erhöhen und gleichzeitig deren Transparenz und Glanz erhalten. Weiterlesen

Additive Fertigung von komplexen Keramikbauteilen – individuell, werkzeugfrei und preiswert

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Aus CAD-Datensätzen lassen sich über additive Verfahren individuelle, komplexe Mischerstrukturen aus Keramik werkzeugfrei realisieren.

Aus CAD-Datensätzen lassen sich über additive Verfahren individuelle, komplexe
Mischerstrukturen aus Keramik werkzeugfrei realisieren.

Anspruchsvolle keramische Bauteile wurden bislang unter preisintensivem Werkzeugeinsatz spritzgegossen oder mit hohen Materialverlusten aus grünen, isostatisch gepressten Formkörpern gefertigt. Wissenschaftlern des Fraunhofer IKTS ist es nun gelungen hochfiligrane, individualisierte Keramikbauteile dank additiver Fertigung werkzeugfrei und schnell zu realisieren, welche erstmals auf der Hannover-Messe präsentiert werden.

Was bislang ausschließlich in der Kunststoff- und Metallindustrie möglich war, beherrschen Fraunhofer-Forscher nun auch für die Herstellung von komplizierten Geometrien aus langzeitstabiler, temperatur-, verschleiß- und korrosionsbeständiger Keramik. Weiterlesen

Künstliche Muskeln: Gelenkiger Spinnen-Greifer für Industrieroboter passt sich dem Werkstück an

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Flexibel, schnell und punktgenau bewegt er seine Gliedmaßen: Ein neuartiger Saug-Greifer für Roboterarme, den Forscher an der Universität des Saarlandes entwickelt haben, ist mit seinen Muskeln aus haarfeinen Formgedächtnisdrähten überaus gelenkig. Anders als bislang übliche Vakuum-Saugsysteme, die flache Werkstücke immer gleich starr greifen oder mühsam von Hand eingestellt werden, lässt er sich einfach während des Betriebes umprogrammieren. Der wandlungsfähige Saarbrücker Prototyp bewegt seine Extremitäten ähnlich denen einer Spinne und passt sich dem Werkstück je nach Bedarf an.

Greift sich in einer Fertigungsstraße ein Roboter ein flaches Werkstück, etwa ein Blech, das im nächsten Verarbeitungsschritt an genau markierten Stellen Bohrungen erhalten soll, passiert es nicht selten, dass just dort, wo sich sein starrer Saug-Greifer festsaugt, ein Loch geplant ist. Gerade in vollautomatisierten Prozessen ist so etwas für die Ingenieure im Hintergrund eine echte Herausforderung, die Zeit und Nerven beim Umplanen und Ummontieren kostet. Ihnen kann künftig ein neuartiger flexibler Saug-Greifer weiterhelfen, den die Forschergruppe von Stefan Seelecke an der Universität des Saarlandes und am Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik entwickelt hat. Weiterlesen

Druckbare Leuchtpartikel ermöglichen kostengünstige, große und gebogene Leuchtflächen

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image003Lichtemittierende Dioden (LEDs) sind heute gebräuchliche Beleuchtungseinheiten. Diese Halbleiterbauelemente kommen in Lampen, Signalen, Schildern oder Anzeigen zum Einsatz. In ihren Verwandten, den OLEDs, sind organische, halbleitende, lichtemittierende Materialien in dünnen Schichten verbaut. Dies ermöglicht im Prinzip eine Anwendung auf gewölbten Oberflächen. Die Verwendung von OLEDs zur großflächigen Beleuchtung ist zurzeit aufgrund ihrer niedrigen Effizienz und Lebensdauer kostenintensiv.

Eine Alternative ist die Elektrolumineszenz. Dabei werden spezielle Nanopartikel, sogenannte Phosphore, in einem elektrischen Feld zum Leuchten angeregt. Nun haben Forscher des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien eine neue Methode entwickelt, die Elektrolumineszenz auf großen, gebogenen Oberflächen kostengünstig ermöglicht: Dabei werden sowohl die Phosphore als lichtemittierende Schicht als auch alle anderen Bestandteile über nasschemische, druckbare Verfahren erzeugt. Weiterlesen

Dresdner Wissenschaftler entwickeln intelligente Blattfeder

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Grafische Darstellung der Blattfeder- Positionierung im Funktionsintegrativen Fahrzeugsystemträger (FiF), der im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 639 am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden realisiert wird.

Grafische Darstellung der Blattfeder-
Positionierung im Funktionsintegrativen
Fahrzeugsystemträger (FiF), der im
Rahmen des Sonderforschungsbereiches
639 am Institut für Leichtbau und
Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden
realisiert wird.

Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) und des Instituts für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik der Technischen Universität Dresden entwickelten gemeinsam mit Forschern des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme eine adaptive Blattfeder in funktionsintegrierender Mischbauweise. Diese intelligente Blattfeder wurde als Technologiedemonstrator im DFG-Sonderforschungsbereich (SFB) 639 „Textilverstärkte Verbundkomponenten für funktionsintegrierende Mischbauweisen bei komplexen Leichtbauanwendungen“ erarbeitet und ist für den Einsatz in kleinen Nutzfahrzeugen konzipiert. Weiterlesen

Auf dem Weg zu «gedruckten» Solarzellen und Leuchtdioden

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Biegsame Module, die wie eine Zeitung im Roll-to-Roll-Verfahren gedruckt werden, könnten bald kostengünstige Solarzellen und LED-Beleuchtungskörper möglich machen. Forscher des EU-Projekts «TREASORES» haben nun den Prototypen eines biegsamen Solarzellenmoduls und eine transparente Silber-Verbundelektrode vorgestellt – leistungsfähiger und kostengünstiger als alles bisherige.

Um Solarenergie auf breiter Front erschwinglich zu machen, suchen Wissenschaftler und Ingenieure überall auf der Welt nach kostengünstigen Produktionstechniken. Biegsame organische Solarzellen besitzen dabei ein riesiges Potenzial, erfordern sie doch eine vergleichsweise geringe Menge an (billigen) Ausgangs-materialien, um im Roll-to-Roll-Verfahren (R2R) in grossen Mengen hergestellt zu werden. Allerdings müssen dazu die transparenten Elektroden, die Sperrschichten, ja die gesamten Bauteile flexibel sein. Im Rahmen des von der EU mit einem Gesamtbudget von über 14 Millionen Euro finanzierten Projekts «TREASORES« (Transparent Electrodes for Large Area Large Scale Production of Organic Optoelectronic Devices) entwickelt und erprobt ein internationales Team unter der Leitung von Empa-Wissenschaftler Frank Nüesch seit November 2012 neue Technologien, um eine R2R-Herstellung von organischen optoelektronischen Bauteilen wie Solarzellen und LED-Beleuchtungskörpern Wirklichkeit werden zu lassen. Weiterlesen

Oberflächenmodifizierte Nanopartikel ermöglichen Beschichtungen mit kombinierten Eigenschaften

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Die fertigende und verarbeitende Industrie fordert für ihre End- und Zulieferprodukte hohe und gleichbleibende Qualitäten. Zumeist werden an die Eigenschaften dieser Waren spezielle Ansprüche gestellt. Besonders die Oberflächen von Werkstücken oder Formteilen müssen je nach Industriezweig unterschiedliche und gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllen. So sind beispielsweise geringe Abnutzung, gleichbleibendes Aussehen, Kratzfestigkeit, Schlagfestigkeit oder UV – Stabilität gefragt. Für solche multifunktionellen
Beschichtungen nutzt das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien Nanopartikel als Gestaltungselement. Sie werden nach dem Prinzip der Small Molecule Surface Modification (SMSM) spezifisch an die jeweilige Anwendung angepasst. Weiterlesen

Künstliche Hand zeigt Feingefühl mit Muskeln aus intelligentem Draht

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Nach dem Vorbild der Natur haben Ingenieure der Universität des Saarlandes eine künstliche Hand mit Muskeln aus Formgedächtnis-Draht ausgestattet. Die neue Technik macht flexible und leichte Roboterhände für die Industrie ebenso möglich wie neuartige Prothesen. Die Muskelstränge bestehen aus Bündeln haarfeiner Nickel-Titan-Drähte, die anspannen und entspannen können. Das Material selbst hat Sensoreigenschaften, so dass die künstliche Hand äußert präzise Bewegungen ausführen kann. Mit ihrem Prototyp demonstriert die Forschergruppe von Professor Stefan Seelecke die Funktion der „Formgedächtnis-Muskeln“ vom 13. bis 17. April auf der Hannover Messe am saarländischen Forschungsstand und sucht Partner für weitere Entwicklungen (Halle 2, Stand B 46). Weiterlesen