Qualitätssicherung von CFK-Laminaten mit modernen Ultraschall-Rekonstruktionsverfahren

Abbildung 1: Beispiel einer fokussierten Wellenfront mit einem Phased-Array-Prüfkopf

Einleitung

Die weltweite Nachfrage nach kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) wird, aktuellen Marktprognosen zur Folge, auch in den nächsten Jahren weiter deutlich ansteigen. Vor allem die hohen gewichtsspezifischen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften dieser Materialien übertreffen die mechanischen Kennwerte vieler traditioneller Werkstoffe um ein Vielfaches. Deshalb sind CFK-Laminate besonders attraktiv für verschiedenste Leichtbauanwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Automobilbereich und zunehmend auch im Energiesektor. Weiterlesen

Prozessparallele Qualitätssicherung in der spanenden Fertigung

Abbildung 1: Beispiel des virtuell gefertigten digitalen Schattens mit virtuellen Macken auf der Oberfläche

Von Christian Brecher, Marian Wiesch, Stephan Neus, WZL der RWTH Aachen

Mit zunehmendem Digitalisierungsgrad fertigender Unternehmen wächst die verfügbare Datenbasis kontinuierlich. Die aggregierten Fertigungsdaten können, angereichert mit Domänen- bzw. Prozesswissen, zur Steigerung der Anlagenverfügbarkeit und Produktivität eingesetzt werden. Sie bieten darüber hinaus Potenziale für weitreichende Evaluationmethoden und können Einzug in die moderne Qualitätsüberwachung und -protokollierung halten. Weiterlesen

Legierungsentwicklung für die Additive Fertigung

Bild 1: Feine Lamellenstruktur einer mit LMD hergestellten eutektischen Legierung auf Al-Basis

Andreas Weisheit, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik

Unter dem Begriff der Additiven Fertigung, auch als 3D Druck bezeichnet, werden heute zahlreiche Verfahren subsummiert. Für metallische Werkstoffe sind die laserbasierten Verfahren im Pulverbett (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) und mit Pulver- oder Drahtzufuhrdüse (Laser Metal Deposition, LMD) die wichtigsten, die auch als Laser Additive Manufacturing (LAM) zusammengefasst werden. In beiden Verfahren wird der Werkstoff vollständig aufgeschmolzen und Schicht für Schicht zu einem Bauteil aufgebaut. Die werkzeuglose Fertigung bietet ein hohes Maß an Individualisierung und (fast) unbegrenzte Design-Möglichkeiten. LAM hat in den letzten zwei Jahrzehnten eine rasante Entwicklung erfahren. Am Anfang waren es nur Prototypen, die mit diesem Fertigungsverfahren hergestellt wurden. Rasch kam dann die Herstellung von Unikaten (z. B. Implantate) und Einzelteilen (z. B. Werkzeugeinsätze) hinzu. Heute bewegt sich das Verfahren in Richtung einer Serienfertigung bis zu mehreren Zehntausend Teilen im Jahr. In Forschung und Industrie wird derzeit intensiv an hierfür notwendigen Voraussetzungen wie der Erhöhung der Produktivität, der Qualitätssicherung und der Integration in Prozessketten gearbeitet. Weiterlesen

Datenanalyse & prädiktive Modellbildung zur Flexibilisierung der Aluminiumelektrolyse

Abbildung 1: Eine von insgesamt drei Elektrolysehallen bei der TRIMET Aluminium SE in Essen. Jede Halle beheimatet insgesamt 120 Elektrolyseöfen (© TRIMET Aluminium SE)

Im Zuge der Energiewende werden konventionelle Energieerzeugungsquellen zunehmend durch Erzeugungsanlagen ersetzt, die auf erneuerbare Energien basieren. Der Großteil der erneuerbaren Energieerzeugung besitzt eine starke Wetterabhängigkeit, was zu einer erheblichen Fluktuation in der Stromerzeugung führt. Eine Lösung für diese Problematik ist die Flexibilisierung der industriellen Nachfrage nach Strom. Weiterlesen

Mikroskopische Schutzhülle für bessere Speicher

2D-Modell von Ni-reichen Kern-Schale-Partikeln: Bild a) kristallographische Orientierung der einzelnen Körner in einem Kerne-Schale-Partikel Bild b) das für die Rechnung verwendete Netz Bilder c) bis f) berechnete Zug- und Druckspannungs-Verteilungen im geladenen Zustand der Batterie für normale (c,e) und Kern-Schale-Partikel mit verringerten Intensitätsmaxima am Rand (d,f) Copyright: Robert Mücke / Forschungszentrum Jülich

Lithium-Ionen-Akkus sind mit ihrer langen Lebensdauer und hohen Energiedichte anderen wieder aufladbaren Batteriesystemen weit überlegen. Dennoch sind sie für viele Anwendungen, etwa Elektroautos, noch immer unzureichend. Einer der Gründe dafür liegt im Kathodenmaterial der Akkus. Wissenschaftler aus Jülich und Südkorea forschen an einem Werkstoff, der die Batterien künftig leistungsfähiger machen könnte.

Die Batterie ist das Herzstück eines jeden Elektrofahrzeugs. Momentan kommen dabei fast ausschließlich Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Sie vertragen viele Ladezyklen und ihre Energiedichte, bzw. Entladekapazität, hat sich seit ihrer Einführung in den frühen neunziger Jahren mehr als verdoppelt. Trotzdem sind selbst moderne Lithium-Akkus noch immer unzureichend für E-Fahrzeuge, die eine breitere Verbraucherbasis ansprechen können: zum einen wegen der hohen Kosten, doch vor allem wegen der immer noch zu kurzen Reichweite pro Ladung. Weiterlesen

Ökologische Klebstoffe aus Pflanzenöl

© Fraunhofer IMWS
Zwei Metallstücke sind mit der nachhaltigen Klebstoffformulierung verbunden. Im Hintergrund: Leinölepoxidproben für die Klebstoffprüfung mit flüssigem (gelb) und pastösem Härter (weiß) sowie mit Organosolv-Lignin (schwarz).

Die Nachfrage nach grünen Produkten steigt. Doch nachhaltig sind Waren erst dann, wenn die verwendeten Klebstoffe und Lacke ebenfalls aus biobasierten Rohstoffen hergestellt werden. Materialkonzepte aus Fraunhofer-Laboren sollen helfen.

Bioprodukte boomen. Denn statt Massentierhaltung und Chemikalien-Cocktails auf den Feldern wünschen sich viele Verbraucher sattgrüne Weiden für die Tiere, möglichst unbehandeltes Obst und Gemüse sowie Textilien aus ökologisch erzeugter Baumwolle. Allerdings ist es nicht damit getan, Kunststoffe durch Materialien wie Holz oder Kork zu ersetzen. Wirklich nachhaltig sind die Produkte nur dann, wenn auch die Klebstoffe und Lacke aus biobasierten Rohstoffen hergestellt werden. Weiterlesen

Neues Netzteil lässt Elektrogeräte länger leben

Kompakt aber langlebig: Das am KIT neuentwickelte Netzteil überwindet die Schwächen der heute verbreiteten Geräte. (Foto: Markus Breig, KIT)

Wissenschaftler haben ein neues Steuerungsverfahren für Netzgeräte entwickelt, das die Lebensdauer der Endgeräte deutlich erhöht

Vom Ladegerät für das Smartphone über das Netzteil des Laptops oder der Waschmaschine bis zu LED-Leuchten oder der Ladestation für E-Autos – bei der Stromversorgung von Elektrogeräten sind Schaltnetzteile allgegenwärtig. Sie wandeln den Wechselstrom aus der Hausleitung in den vom Gerät benötigten Gleichstrom um. Das Problem: Die Netzteile sind fehleranfällig, was auch die Lebensdauer der Endgeräte verkürzt. Forscherinnen und Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben jetzt ein deutlich langlebigeres Netzteil entwickelt. Weiterlesen

RadarGlass: Funktionale Dünnschicht-Strukturen für integrierte Radarsensoren

© Fraunhofer ILT, Aachen.
Mit einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht für die Abdeckung von Schweinwerfern lassen sich Radarstrahlen gezielt formen und lenken.

Es ist zwar nur ein unscheinbares Stück Papier, doch es handelt sich um einen wichtigen Meilenstein für das autonome Fahren: Die Rede ist von einem Ende 2018 angemeldeten Patent für eine Entwicklung des Verbundprojektes RadarGlass. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT aus Aachen, das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP aus Dresden und das Institut für Hochfrequenztechnik IHF der RWTH Aachen haben ein Schichtsystem entwickelt, das die Integration von Radarsensoren in PKW-Frontscheinwerfer ermöglicht. Weiterlesen

Praxistest bestanden: Haifischhautlack steigert den Stromertrag von Windenergieanlagen

© Mertcan Bayar, E.ON Climate and Renewables, Schweden
Montage der mit einem Riblet-Lack beschichteten Rotorblätter.

Einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leistet Windstrom. Innerhalb des EU-Projekts »Riblet4Wind« stellte sich ein Team aus sieben Projektpartnern der Herausforderung, die Aerodynamik von Windkraftflügeln effizienter zu gestalten. Ein Ansatz dabei war den Luftwiderstand zu verringern. Im  Flugzeugbau wurde gezeigt, dass die am Fraunhofer IFAM entwickelte funktionelle Beschichtung mit mikroskopisch kleinen Rillen – Riblet-Lack genannt – den Luftwiderstand reduziert und Treibstoff einspart. Dieses Know-how haben sich die Wissenschaftler zunutze gemacht und die Technologie an Rotorblätter einer Windkraftanlage angepasst. Die Tests unter realen Bedingungen ergaben vielversprechende Ergebnisse. Weiterlesen

Keramik-Werkstoffe spielen Schlüsselrolle

Kager liefert Produkte auf Keramikbasis für Forschungsprojekt zur Elektromobilität  

An vielen deutschen Hochschulen laufen derzeit ambitionierte Forschungsprojekte zur Zukunft der Elektromobilität. Oft geht es dabei um sehr fertigungsnahe Aspekte wie etwa die flexible Herstellung leistungselektronischer Schaltungsträger mittels additiver Druckverfahren. Der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik an der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen-Nürnberg erhielt beispielsweise im Herbst 2018 grünes Licht für ein neues Forschungsvorhaben zu dieser Thematik. Als Lieferant keramischer Faserprodukte und Klebstoffe ist das Dietzenbacher Industrie-Handelshaus Kager mit eingebunden in dieses Innovationsprojekt. Lesen Sie hier, wie es dazu kam.

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