Kategorie: Themen

Informative Beiträge zu dem Themen: Fertigung, Forschung, Oberfläche, 3D-Druck, Verbindungstechnik, Lufttechnik, Umwelttechnik, Werkstoffe und viele mehr.

„Smarter“ Schleim: wie ein Einzeller zeigt, dass aus Zufall intelligentes Verhalten entstehen kann

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© Universität des Saarlandes/Thorsten MohrFrederic Folz mit einem Exemplar von "Physarum polycephalum". Der Schleimpilz hat ihm als Inspiration für ein mathematisches Modell gedient, das zeigt, dass ein gewisses Rauschniveau sinnvoll ist, damit sich der Organismus besser an die Umgebung anpassen kann.

© Universität des Saarlandes/Thorsten Mohr Frederic Folz mit einem Exemplar von „Physarum polycephalum“. Der Schleimpilz hat ihm als Inspiration für ein mathematisches Modell gedient, das zeigt, dass ein gewisses Rauschniveau sinnvoll ist, damit sich der Organismus besser an die Umgebung anpassen kann.

Physarum polycephalum ist ein wahrer Schlaumeier: Mit Experimenten, in denen der Schleimpilz das Schienennetz von Tokio rekonstruieren und Labyrinthe lösen konnte, landete er bereits in den Nachrichten. Nun hat ein Forschungsteam den Pilz als Vorbild herangezogen, um von dessen Anpassungsfähigkeit zu lernen. Das vom ihm inspirierte mathematische Modell ist so allgemein, dass es nicht nur für effizientere Transportnetzwerke sorgen, sondern auch die Künstliche Intelligenz voranbringen könnte. Weiterlesen

Randschichthärtung additiv gefertigter nichtrostender Edelstähle mit HARD-INOX-S®

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Die additive Fertigung hat sich in den vergangenen Jahren rasant entwickelt als innovatives Verfahren, oft bionisch inspirierte Bauteile werkzeuglos zu fertigen.

Besonders weit verbreitet haben sich die Laser-Pulverbettverfahren (LPBF – Laser Powder Bed Fusion; oft auch Selective Laser Melting oder Laser Cusing® genannt), bei denen wiederkehrend dünne Pulverschichten lokal mit einem Laser aufgeschmolzen werden und so Schicht für Schicht, dem dreidimensionalen CAD-Design und geeigneter Anlagensteuerung folgend, Komponenten erzeugt werden (Abb. 1). Die qualitätsbestimmenden Parameter des Bauprozesses wurden eingehend untersucht und auch die mikrostrukturellen Eigenschaften sowie die makroskopischen Geometriegrößen, hier besonders der Verzug, umfangreich untersucht.

Abb. 1: Verfahrensschema des Laser Powder Bed Fusion Prozesses (LPBF)

Abb. 1: Verfahrensschema des Laser Powder Bed Fusion Prozesses (LPBF)

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Spanen und Walzen nichtrostender amagnetischer Stähle

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Einleitung

Herkömmliche nichtrostende austenitische Stähle (FeCrNi) enthalten als wesentliche Legierungselemente Chrom (ca. 18 Ma.-%) und Nickel (ca. 8 Ma.-%). Ein ausreichend hoher Chromgehalt führt zur Ausbildung einer dünnen, dicht haftenden Passivschicht, welche die Korrosionsbeständigkeit gewährleistet. Nickel dient hauptsächlich der Stabilisierung der austenitischen Phase [1]. Im Allgemeinen ergeben sich für FeCrNi-Austenite als charakteristische Eigenschaften eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie sehr gute Zähigkeit und Duktilität. Demgegenüber steht eine für viele Anwendungen ungünstige relativ geringe Festigkeit. Eine Festigkeitssteigerung ist durch Kaltverfestigung möglich, dies kann jedoch mit einer verformungsbedingten Phasenumwandlung von Austenit in Martensit einhergehen. Eine weitere Möglichkeit stellt die Zugabe von (interstitiellen) Zwischengitterelementen, insbesondere Stickstoff, dar, wodurch eine höhere Festigkeit, bessere Kaltverfestigung und gleichzeitig eine Stabilisierung der austenitischen Phase erreicht werden kann, so lange die interstitiellen Elemente im Metallgitter gelöst vorliegen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die Löslichkeit von Stickstoff in FeCrNi-Stählen begrenzt ist, jedoch durch eine (teilweise) Substitution von Nickel durch das ebenfalls austenitstabilisierende Element Mangan erhöht werden kann. Hierdurch können höhere Stickstoffmengen bis ca. 0,6 Ma.-% zugesetzt werden („High Nitrogen Steels“ („HNS“)) [2]. Weiterlesen

Naturfaser-soft-touch-Oberflächen

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Nachhaltige Materialentwicklungen ohne Einbußen beim Design und Komfort sind seit einigen Jahren ein wesentlicher Innovationstreiber bei der Herstellung von Verkleidungsteilen im automobilen Innenraum. Sichtbare Naturfaseroberflächen sind ebenso Stand der Technik wie druckelastische Bauteile. Bislang war es aber noch nicht möglich, beides ansprechend miteinander zu kombinieren. Bauteile mit angenehmen soft-touch Eigenschaften sind derzeit noch aus Mehrstoffsystemen mit weichen Zwischenschichten aufgebaut. Letztere können  häufig nur mit erheblichem Kosten- und Energieaufwand gefertigt werden  und deren Materialien (PVC-Slushhäute, isocyanatbasierte Schäume, Abstandgewirke) lassen sich nur schwer recyceln und sind daher mit den Nachhaltigkeitszielen schwer zu vereinbaren.

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens hat das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Prozesse und Materialien untersucht, um ansprechende, druckelastische bzw. soft-touch Oberflächen auf Basis von Naturfaserverbundwerkstoffen zu entwickeln (Abb. 1).

Abb. 1: Materialaufbau

Abb. 1: Materialaufbau

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Business Analytics Anwendungen in der Logistik

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Der Begriff Business Analytics (BA) beschreibt die datengetriebene Analyse von Geschäftsprozessen. Ziel ist es, mittels IT-Einsatz und unter Anwendung mathematischer und statistischer Verfahren vergangenheits- und zukunftsorientierte Einblicke in ein Unternehmen zu erhalten um, darauf aufbauend, möglichst optimale Handlungsempfehlungen abzuleiten. Die folgenden Ausführungen sind dazu gedacht, dem Leser anhand logistischer Fragestellungen ein grundsätzliches Verständnis für den Begriff „Business Analytics“ zu vermitteln.

Drei Teilbereiche

Weithin anerkannt ist die Sichtweise, dass Business Analytics in drei Bereiche unterteilt werden kann. Diese sind

(1) Descriptive Analytics,

(2) Predictive Analytics und

(3) Prescriptive Analytics.

Abbildung 1 positioniert diese Teilbereiche hinsichtlich ihrer Umsetzungsschwierigkeit/Fortschrittlichkeit und dem Mehrwert, den sie typischerweise in Unternehmen stiften. Die folgenden Abschnitte gehen näher auf diese Systematisierung ein.

Abbildung 1: Descriptive, Predictive und Prescriptive Analytics (in Anlehnung an Gartner).

Abbildung 1: Descriptive, Predictive und Prescriptive Analytics (in Anlehnung an Gartner).

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Verlängerung der Lebensdauer von Hauptwellenlagern in Windkraftanlagen

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Das Wachstum der Windkraftindustrie weltweit und die Einführung von Windkraftanlagen mit einer typischen Leistung von mehr als 1 MW haben zur Folge, dass höhere Belastungen und die damit verbundenen Auswirkungen die Lebensdauer der Hauptwellenlager und der Getriebelager beeinträchtigen. Schadens-und Versagensmodi treten früher auf als erwartet und für viele Windparkbetreiber addieren sich die Kosten unerwarteter Reparaturen, die nicht am Turm durchgeführt werden können.

Die Windkraftindustrie fordert deshalb längere Standzeiten für Hauptwellen- und Getriebelager, und die Hersteller arbeiten an Lösungen für den Markt.

„Betreiber planen eine oder vielleicht zwei größere Überholungen der Windkraftanlage über ihren Lebenszyklus“, sagt Tony Fierro, Anwendungsingenieur der Timken Company. „Die Herausforderung besteht darin, dass viele Windkraftanlagen eine größere Überholung noch innerhalb der ersten 7 bis 10 Jahre benötigen. Das bedeutet höhere Ausgaben für Betrieb und Wartung über den Lebenszyklus der Windkraftanlage.

Windkraftanlagen sind mit mehreren verschiedenen Wälzlagern bestückt, die unterschiedlich schnell verschleißen. Die heutzutage in größeren Windkraftanlagen auftretenden höheren Belastungen stel- len konventionelle Lagerausführungen auf die Probe – besonders bei Hauptwellenlagern

Windkraftanlagen sind mit mehreren verschiedenen Wälzlagern bestückt, die unterschiedlich schnell verschleißen. Die heutzutage in größeren Windkraftanlagen auftretenden höheren Belastungen stellen konventionelle Lagerausführungen auf die Probe – besonders bei Hauptwellenlagern

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Textiles Energy Harvesting

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Dr. Ramona Langner, Dr. Heike Brandt, Dr. Diana Freudendahl

Die Entwicklung intelligenter Textilien hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Dabei wurden Textilien mit immer mehr „smarten“ Funktionen ausgestattet, etwa der, die Vitalparameter ihres Trägers zu erfassen, Energie zu speichern und für verschiedene Geräte zur Verfügung zu stellen, ihre Farbe passend zur Stimmung ihres Trägers zu verändern oder für eine bessere Klimatisierung zu sorgen. Damit stehen sie für eine große Bandbreite an Anwendungen zur Verfügung: von der Gesundheitsvorsorge und Telemedizin über den Sport- und Freizeitbereich bis hin zum Rettungsdienst. Eine große Einschränkung stellt derzeit jedoch noch die zuverlässige Versorgung solcher intelligenten Textilien mit ausreichend Energie dar. Zwar befinden sich bereits textile Batterien und Superkondensatoren in der Entwicklung und intelligente Textilien lassen sich auch mit herkömmlichen Batterien kombinieren. Doch müssen beide Arten von Energiespeichern regelmäßig aufgeladen werden. Das erweist sich in der Regel als unpraktisch und herkömmliche Batterien sind im Vergleich zu einer textilen Energieversorgung schwer und klobig. Daher wird verstärkt daran geforscht, die Textilien selbst mit der Fähigkeit zur Energiegewinnung aus der Umgebung zu versehen. Weiterlesen

Reinigungs-Marathon für Druckgussteile

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Als Sonderausstattung ist die bei Ritter installierte Reinigungs-maschine MAFAC PALMA mit einem vollautomatischen Transfersystem ausgerüstet.

Als Sonderausstattung ist die bei Ritter installierte Reinigungs-maschine MAFAC PALMA mit einem vollautomatischen Transfersystem ausgerüstet

Ritter Leichtmetallguss produziert Aluminium-Druckguss­teile mit den nachgelagerten Produktionsschritten spanende Bearbeitung und Oberflächenbehandlung. Wegen eines Großauftrags aus der Automobilindustrie schaffte sich das Unternehmen 2009 eine Spritz-Flutreinigungsmaschine des Typs MAFAC PALMA an. Seitdem läuft die Maschine im Höchstbetrieb. Weiterlesen

Recycling auf Knopfdruck

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Mechanische Charakterisierung hybrider Materialien: Ermittlung der Grenzflächeneigenschaften. Amen Ali

Mechanische Charakterisierung hybrider Materialien: Ermittlung der Grenzflächeneigenschaften. (Bildquelle: Amen Ali)

Leichtbaustrukturen müssen hohen Belastungen standhalten. Strukturwerkstoffe wie Aluminium, Stahl oder Verbundwerkstoffe eignen sich hierfür zwar grundsätzlich, jedoch sind hybride Werkstoffe besser an die Belastungen anpassbar. Sie vereinen in sich verschiedene Werkstoffe im Verbund und sind so gestaltet, dass sie sich gegenseitig perfekt unterstützen und ergänzen. Hierzu zählen Laminate aus Metall und Faserverbundwerkstoffen. Das Problem: Ihr Recycling ist extrem schwierig und mit bestehenden Ansätzen kaum zu schaffen. Hybride Werkstoffe für Anwendungsfelder, die besondere Materialeigenschaften erfordern, nachhaltig zu gestalten und bestehende Hybride wiederaufzubereiten – dieser Aufgabe stellen sich Forschende der Universität Augsburg im Kontext des KI-Produktionsnetzwerks. Weiterlesen

Solarzellen ultrahochauflösend drucken

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Für den präzisen 3D-Druck hat das Team den 3D-Druck in Atomlagen entwickelt. Die Atome werden dabei einzeln auf die Oberfläche aufgetragen (Grafik: Bachmann).

Für den präzisen 3D-Druck hat das Team den 3D-Druck in Atomlagen entwickelt. Die Atome werden dabei einzeln auf die Oberfläche aufgetragen (Grafik: Bachmann).

Besonders dünne Solarzellen mit einem 3D-Drucker herstellen, aus nachhaltigen Materialien und präzise bis auf den Nanometer: Daran forscht Prof. Dr. Julien Bachmann, Lehrstuhl für Chemistry of Thin Film Materials an der FAU. Für sein Projekt erhält er nun den ERC Proof of Concept Grant. Der ERC Proof of Concept Grant wird an Forschende vergeben, die bereits einen ERC Grant erhalten haben und nun ausloten, wie ihre Ergebnisse in der Praxis ökonomischen oder sozialen Mehrwert bringen können.

In seiner früheren Forschung konnte Prof. Bachmann zeigen, wie die Oberflächenstruktur der Halbleiter auf kleinster Ebene die Effizienz der Solarzellen beeinflusst. Mit einem hochauflösenden 3D-Drucker, der auf 0,000001 Millimeter genau ist, will er nun systematisch austesten, bei welche Oberflächengestaltung der Halbleiter am leistungsfähigsten ist. Für den Einsatz nachhaltiger Materialien im Bereich der erneuerbaren Energien ist diese Optimierung notwendig. Weiterlesen