Polyurethan-Schäume zuverlässig simulieren

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Autositze, Matratzen und Dämmstoffe bestehen oftmals aus Polyurethan-Schäumen. Der Aufschäumprozess der flüssigen Polymer-Emulsionen ist komplex. Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher können das Aufschäumverhalten nun simulieren und das Material verlässlich charakterisieren. Dies funktioniert auch mit Verbundwerkstoffen, bei denen die Kunststoff-Schäume mit Textilstrukturen kombiniert werden.

Polyurethan-Schäume oder kurz PU-Schäume spielen eine große Rolle in unserem Alltag – auch wenn wir uns dessen nicht bewusst sind. Doch wir sitzen und liegen täglich darauf: So bestehen Autositze und Matratzen beispielsweise aus weichen PU-Schäumen. Harte PU-Schäume setzt man dagegen unter anderem für Dämmstoffe in Gebäuden ein. Die Eigenschaften von Schäumen vorherzusagen und sie zu charakterisieren ist sehr komplex – experimentelle Untersuchungen führen vielfach zu falschen Parametern. Weiterlesen

Pilze als Produzenten für Alltagsprodukte

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Bioreaktor im Labormaßstab zur Optimierung der Fermentationsbedingungen.

Reinigungsmittel, Kosmetik, Kleidung und Co. basieren meist auf Erdöl – ökologisch sind diese Alltagsprodukte nicht. Über Pilze lassen sich biobasierte, CO2-neutrale Basischemikalien für solche Waren herstellen. Fraunhofer-Forscherteams legen Fementationsprozesse und Herstellungsverfahren für die industrielle Produktion aus.

Überzieht ein grün-blauer Film von Schimmelpilzen Brot, Obst oder andere Lebensmittel, landet das Nahrungsmittel zu Recht in der Mülltonne – schließlich sind diese Pilze gesundheitsschädlich. In den Laboren des Stuttgarter Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB allerdings erfreuen sich Schimmelpilze großer Beliebtheit, genauer gesagt die Schimmelpilze der Gattung Aspergillus. Auch Hefe- und Brandpilze werden dort gern gesehen. Doch warum? »Bei der Herstellung von Antibiotika oder in der Lebensmittel-Branche sind Pilze ja schon lange unverzichtbar. Mit den von uns verwendeten Pilzen können wir verschiedene Chemikalien auf CO2-neutralem Wege produzieren: Diese dienen als Basis für Waschmittel, Emulgatoren, kosmetische und pharmazeutische Wirkstoffe, Pflanzenschutzmittel oder auch Kunststoffe«, sagt apl. Prof. Dr. Steffen Rupp, stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer IGB und Leiter der Abteilung Molekulare Biotechnologie. Weiterlesen

PermaVib – Mit Ultraschall zur Produktivitätssteigerung

© Fraunhofer IWU »Permavib«

Mit »PermaVib« haben die Wissenschaftler des Fraunhofer IWU ein Ultraschall-Schwingsystem für Bohr- und Fräswerkzeuge entwickelt, das vor allem die Zerspanung von Stahl und Aluminium perfektioniert. Auch Materialien wie faserverstärkte Kunststoffe und Keramiken lassen sich damit wesentlich leichter als bisher bearbeiten. Zudem verringert »PermaVib« drastisch den Werkzeugverschleiß sowie die Kräfte bei der Zerspanung. Im Einsatz zu erleben ist das innovative System am 22. November 2018 während des 4. Produktionstechnischen Gesprächs Dresden. Weiterlesen

Composites Europe: Dresdner Forscher stellen neuartigen Recycling-Demonstrator aus

Der Anteil von Recyclingmaterial liegt bei dem entwickelten ReLei-Demonstrator insgesamt bei circa 80 Prozent. Bildnachweis: Andreas Scheunert

Das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden präsentiert auf der diesjährigen Composites Europe am 06.-08.11.2018 in Stuttgart neben anderen aufregenden Exponaten einen Technologiedemonstrator, der konsequent das Thema Recycling aufgreift.

Relei-Demonstrator konsequent auf Recycling ausgerichtet

Gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie haben die ILK-Wissenschaftler im FOREL-Technologieprojekt ReLei, welches 2015 vom BMBF als Leuchtturmprojekt ausgezeichnet wurde, unter der Projektleitung der ElringKlinger AG ein Strukturbauteil entwickelt, bei dem schon bei der Bauteilkonzeption sowie ­‑auslegung der Einsatz von Recyclingmaterialien, wie etwa rezyklierte Kohlenstofffasern und wiederaufbereitetes Spritzgießgranulat, berücksichtigt wurde. Auch Perspektiven der stofflichen Verwertung der Demonstratorstruktur und Strategien für eine effektive Demontage waren Bestandteil des Vorhabens. Weiterlesen

Bewertungsmethoden für Additive Fertigung

In der Produktionstechnik gilt die additive Fertigung metallischer Strukturen als hochflexible und innovative Methode, die den Weg zu neuen Designansätzen öffnet. Allerdings kann das Verfahren bisher für zyklisch belastete Bauteile und Verbindungen wegen fehlender Auslegungsstandards kaum genutzt werden. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF widmet sich daher in mehreren Forschungsprojekten dem Selektiven Laserschmelzen (SLM), um diese Lücke zu füllen. Die Ergebnisse präsentiert das Fraunhofer LBF auf der DVM Tagung „Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen“ in Berlin vom 07. bis 08. November 2018. Weiterlesen

Laserschweißzelle adé – Fraunhofer und thyssenkrupp entwickeln hocheffiziente Laserschweißzange

© Fraunhofer IWU
Hocheffizientes Laserstrahlschweißen: Die von thyssenkrupp System Engineering und Wissenschaftlern des Fraunhofer IWU entwickelte Laserschweißzange lässt sich außerhalb von Laserschweißzellen einsetzen und funktioniert dank integrierter Absaugfunktion ohne energieintensive Pneumatik.

Eine hocheffiziente Laserschweißzange, die ohne Druckluft und außerhalb der bisher notwendigen, hermetisch geschlossenen Laserschweißzellen einsetzbar ist, und ein funktionsintegriertes Batteriegehäuse, das gleich mehreren Herausforderungen der Elektromobilität begegnet – dies sind die Highlights, die das Fraunhofer IWU vom 16. bis zum 18. Oktober 2018 auf der Internationalen Zuliefererbörse (IZB) in Wolfsburg am ACOD-Gemeinschaftsstand (Halle 4, Stand 4104) präsentiert. Darüber hinaus zeigt das Fraunhofer IWU u.a. effiziente Lösungen für das Fügen hybrider Leichtbaukomponenten und die wirtschaftliche Fertigung von Blechbauteilen in Kleinserien.

Werden Bauteile per Laser verschweißt, entstehen giftiger Schweißrauch und Schweißspritzer. Letztere können sowohl zur Verschmutzung der Bauteiloberläche führen, als auch die Lebensdauer des Schutzglases der Laserschweißoptik reduzieren. Außerdem wird Strahlung emittiert, die für Haut und Augen gefährlich ist. Abhilfe schafft man in der Industrie bislang, indem die Laserschweißanlagen in hermetisch geschlossenen Räumen untergebracht werden, den Laserschweißzellen. Um die Lebensdauer des Schutzglases zu erhöhen, werden Spritzer und Rauch bei herkömmlichen Systemen mit einem Luftstrahl, dem Crossjet, unter hohem Druck von der Schweißoptik weggeblasen und so im Raum verteilt. Der Rauch wird in der Regel durch großvolumige Raumluftabsaugungen entfernt. Nachteile dieses Vorgehens sind u.a. ein enormer Energieaufwand für die Pneumatik des Crossjets, ein schlechter Flächenausnutzungsgrad in der Fabrik und Verschmutzungen von Optik und Bauteilen trotz der Blasluftreinigung. Weiterlesen

Synthetische Kraftstoffe: 3D-Druck soll Effizienz steigern und Kosten senken

Gastrennmembran wie sie auch im Projekt PROMETHEUS entwickelt wird
Copyright: Forschungszentrum Jülich / T. Schlößer

Die Co-Elektrolyse ist ein neuer, sehr effizienter Weg, um aus CO2 und Wasser synthetische Kraftstoffe und Chemikalien herzustellen. Dieselautos und Benziner, aber auch LKWs, Flugzeuge und Schiffe könnten mit solchen Kraftstoffen praktisch klimaneutral fahren. Zudem bieten sie sich als Energiespeicher an, um Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie auszugleichen. Im Projekt PROMETHEUS wollen Jülicher Forscher gemeinsam mit der WZR ceramic solutions GmbH sowie der griechischen Aristoteles-Universität Thessaloniki und dem Mineralölunternehmen Hellenic Petroleum nun mittels 3D-Druck einen Membranreaktor für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe mit extradünnen Zellen entwickeln. Dieser soll deutlich effizienter und kostengünstiger sein als bisherige Anlagen, die sich größtenteils noch in einem experimentellen Stadium befinden. Weiterlesen

Roboter-Auge mit Rundumblick

© Fraunhofer IAPT
Innovative SensePRO-Sensorik ermöglicht eine 360°-Rundumsicht für die Prozessführung und Qualitätssicherung.

Roboter können sich in alle Richtungen bewegen – aber nicht in alle Richtungen sehen. Der patentierte Lasersensor SensePRO der Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT schafft Abhilfe.

Wo bin ich? Diese Frage müssen auch Roboter beantworten, wenn sie unermüdlich Werkstücke kleben, schweißen oder Dichtungen verfugen. Denn nur wenn die Robotersteuerung auf den Millimeter genau weiß, an welcher Stelle sich der Klebe- oder Schweißkopf gerade befindet, ist das Endergebnis präzise. Der Roboter braucht also eine Art Auge. In der Automobilindustrie und vielen weiteren Branchen übernehmen das spezielle Sensoren, die mehrheitlich mit dem Prinzip der Lasertriangulation arbeiten. Eine Laserdiode wirft eine Linie aus rotem Licht auf das Werkstück, von dort wird das Licht unter einem bestimmten Winkel reflektiert und weiter in eine Kamera geworfen. Aus der Position, von der das Licht auf den Kamerachip trifft, lassen sich die Position und die Entfernung des Sensors zum Werkstück innerhalb des Koordinatensystems bestimmen. Weiterlesen

Fehler im Wartungsmanagement vermeiden

Wer Werkzeuge und Betriebsmittel sicher prüfen will, kommt um die Dokumentation der Prüfung nicht herum.  Hierzu eignet sich eine Software, in der die Prüfberichte, Prüfergebnisse und Prüfprotokolle festgehalten werden. Die Hoppe Unternehmensberatung unterstützt Sie mit dem passenden Dokumentationssystem „Wartungsplaner“. Mit der Software können Sie Prüfungen von Werkzeugen, Maschinen und Betriebsmitteln planen, durchführen und dokumentieren.

Fehlender Überblick über Geräte und Fristen?

Dass Maschinen und Anlagen regelmäßig geprüft werden müssen, ist klar. Wer je Betriebsmittel sicher prüfen will, kommt um die Dokumentation der Instandhaltungsarbeiten nicht herum. Keine triviale Aufgabe. Zuallererst benötigt man einen Überblick über das betriebliche Inventar  Hierzu eignet sich eine Software, wie zum Beispiel der Wartungsplaner  in der auch die Prüfberichte und Prüfprotokolle festgehalten werden. Weiterlesen

Prozessgrenzen beim Walzplattieren besser verstehen

Abbildung 1: Aufbau des Grundversuchs zur Charakterisierung der Verbindung beim Walzplattieren (oben) ([Autoren] nach [Mik14]) und schematische Versuchsdurchführung (unten)

Stoffschlüssiges Verbinden durch Walzplattieren

Die hohen Anforderungen an moderne Bauteile, zum Beispiel im Bereich des Leichtbaus und der Energieeffizienz, können immer seltener durch monolithische Werkstoffe erfüllt werden. Hier greift das Walzplattieren als ein etabliertes Verfahren für das stoffschlüssige Verbinden verschiedener metallischer Werkstoffe an. Dies ermöglicht anwendungsgerechte Kombinationen physikalischer, chemischer oder mechanischer Werkstoffeigenschaften. In der Praxis werden allerdings Prozessgrenzen in Bezug auf kombinierbare Werkstoffe und realisierbare Schichtdickenverhältnisse beobachtet. So können stark unterschiedliche Festigkeiten der Verbundpartner oder ungünstige Schichtdickenverhältnisse zu stark unterschiedlicher Längung führen. Somit wird eine Verbindungsentstehung erschwert oder verhindert und es kann zu periodischem Aufreißen der schwächeren Schicht kommen. Um diese Zusammenhänge systematisch untersuchen und besser verstehen zu können, wurden am IBF realitätsnahe Simulationsmodelle und ein Grundversuch entwickelt, mit dem die Entstehung der stoffschlüssigen Verbindung entsprechend den Bedingungen im Walzspalt quantitativ nachvollzogen werden kann. Weiterlesen