Kategorie: Themen

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

Laserpulse bringen Nanomaterialien zum Klingen

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Laser-Ultraschall entschlüsselt die Mechanik von nanoporösem Silizium

Die Nanostrukturierung von Materialien führt zu völlig neuen, oftmals überraschenden Eigenschaften; das macht sie hochinteressant für neue Technologien. Ob diese Werkstoffe allerdings zu robusten Bauteilen verarbeitet werden können und damit bis in die Anwendung finden, hängt sehr von ihren mechanischen Eigenschaften ab. Diese sind meist besonders schwierig zu bestimmen, ohne sie durch den Messprozess zu verändern oder die Materialien gar zu zerstören. Eine deutsch-französische Forschungsgruppe um Patrick Huber (DESY und TU Hamburg) hat nun ein berührungs- und zerstörungsfreies Messverfahren mit Laser-Ultraschall so weiterentwickelt, dass die elastischen Eigenschaften von nanostrukturierten Materialien detailliert charakterisiert werden können. Weiterlesen

Smarte Muskeln und Nerven aus leichtem Kunststoff machen Roboter der Zukunft gefühlvoll

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© Oliver DietzeJuniorprofessor Gianluca Rizzello mit „dielektrischen Elastomeren“. Aus diesem Verbundwerkstoff erschaffen die Saarbrücker Forscherinnen und Forscher künstliche Muskeln und Nerven von flexiblen Roboterarmen

© Oliver Dietze Juniorprofessor Gianluca Rizzello mit „dielektrischen Elastomeren“. Aus diesem Verbundwerkstoff erschaffen die Saarbrücker Forscherinnen und Forscher künstliche Muskeln und Nerven von flexiblen Roboterarmen

Chirurgische Instrumente, die sich wie feine Oktopus-Arme in alle Richtungen schlängeln oder große, kraftvolle, aber leichte Roboter-Tentakel, die gefahrlos mit Menschen Hand in Hand arbeiten oder ihnen unter die Arme greifen: Mit starken Muskeln und sensiblen Nerven aus intelligentem Kunststoff entsteht eine neue Generation von Roboterarmen. Das Team um die Experten für smarte Materialsysteme Professor Stefan Seelecke und Juniorprofessor Gianluca Rizzello schafft hierfür die Grundlagen.
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Carbon Black aus Autoreifen recyceln

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© Fraunhofer IBP Oben, Primärprodukt von links nach rechts: Roh-rCB, Clean rCB (96+), perliertes Clean rCB (96+). Unten, gewonnene Sekundärprodukte aus der Asche von links nach rechts: »Wasserglas«, gefälltes SiO2, gefälltes ZnSO4.

© Fraunhofer IBP
Oben, Primärprodukt von links nach rechts: Roh-rCB, Clean rCB (96+), perliertes Clean rCB (96+). Unten, gewonnene Sekundärprodukte aus der Asche von links nach rechts: »Wasserglas«, gefälltes SiO2, gefälltes ZnSO4.

Altreifen werden bislang vorwiegend zur Gewinnung von Energieträgern genutzt: Das darin enthaltene Carbon Black wird nur zu geringen Anteilen recycelt, da es etwa 20 Prozent mineralische Asche enthält. Mit einem neuen Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP lässt sich diese Asche nahezu vollständig abtrennen – und so sowohl das Carbon Black als auch die Mineralien aus der Asche erneut nutzen. Weiterlesen

MATERIALDATEN ALS ERFOLGSFAKTOR

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Datenverwaltung für Materialdaten und Produktionsparameter

Materialdaten sind nicht nur für Simulationen interessant, sondern ein grundlegender Teil der Unternehmensdaten und oft auch des Unternehmenswissens. ANSYS bietet mit seinem Materialinformations-Managementsystem Granta MI (Material Intelligence) ein Werkzeug, das unter anderem für Unternehmen, die dokumentationspflichtige Produkte anbieten, viele Aufgaben automatisiert und vereinfacht.

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Blaue Lasertechnologie: Renishaw erweitert sein Angebot und verbessert die Wiederholgenauigkeit von Messlösungen zur Werkzeugmessung auf der Maschine

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Berührungsloses Werkzeugkontrollsystem NC4+ Blue F230 (Bildquelle: Renishaw)

Berührungsloses Werkzeugkontrollsystem NC4+ Blue F230 (Bildquelle: Renishaw)

Das weltweit operierende Engineering- und Technologieunternehmen Renishaw wird die zweite Generation seines berührungslosen Werkzeugkontrollsystems NC4+ Blue auf der EMO Mailand 2021 vorstellen. Das neue System wird eines von vielen Prozessregelungslösungen für die intelligente Fabrik sein, die in vielen Branchen helfen, ihre Produktionskapazitäten zu steigern. Weiterlesen

Per Mausklick zum Kunststoffteil

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Das beste Material und Fertigungsverfahren für hochwertige Bauteile finden

Ein neues Produkt serienreif zu machen und alle Werkstoffe sowie ihre Fertigungstechnologien aufeinander abzustimmen kostet Zeit. Oft stellt sich auch die Frage, kann die eigene Produktion bzw. der bewährte Lieferant das so umsetzen oder sind zusätzliche Investitionen nötig? Welche Methode ist am wirtschaftlichsten? Dafür sind Spezialisten gefragt, die sowohl die neuen Fertigungsverfahren beherrschen als auch die Bearbeitung der entsprechenden Materialien. Hier bietet eine ausgelagerte Fertigung mit schneller Bestellung über ausgetauschte CAD-Dateien ein Potential, an das vor kurzem kaum zu denken war. Auch den Ersatzteilservice können Onlinefertiger massiv beschleunigen. Weiterlesen

Wie sich die Verarbeitung auf Bio-PP auswirkt

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In der aktuellen Pandemiesituation haben Take-away- und Lieferdienste Hochkonjunktur. 83 % der Bundesbürger holen oder lassen sich ihre Getränke und Speisen liefern. Das besagt eine Anfang dieses Jahres veröffentlichte repräsentative Umfrage vom WWF und dem Deutschen Verpackungsinstitut dvi. [1] Knapp 73 % der Befragten sind grundsätzlich bereit auch andere Verpackung als Getränkeflaschen zurückzubringen oder am Pfandautomaten zu entsorgen. Aber auch in anderen Bereichen wie Hygiene und Körperpflegeverpackungen sind alternative Lösungen gefragt. [1]

Die Änderung des Konsumentenverhalten führt zu wachsenden ökologischen Bewusstsein und die Nachfrage nach nachhaltigen Materialien. Biokunststoffe finden daher in diesem Zusammenhang zunehmend Anwendung. Es darf jedoch nicht außer Acht gelassen werden, dass dieser Begriff eine Gruppe von Kunststoffen mit unterschiedlichen Ausgangsrohstoffen und unterschiedlichem Abbauverhalten beschreibt. Bioabbaubare Kunststoffe können sowohl auf Basis von fossilem als auch auf Basis von nachwachsendem Kohlenstoff hergestellt worden sein. Sie bieten den Vorteil eines alternativen Entsorgungsweges. Biobasierter Kunststoff hingegen ist ein auf nachwachsendem Kohlenstoffen basierter Kunststoff. Durch seine Verwendung anstelle eines konventionellen Kunststoffs kann fossiles CO2 reduziert und die Abhängigkeit von Erdöl verringert werden [2]. Ein Beispiel für biobasierte Kunststoffe sind die so genannten Drop-Ins. Sie besitzen gegenüber dem konventionellen Pendant identische Eigenschaften. [3] Laut dem aktuellen Plastics – the Facts 2020 Bericht von PlasticsEurope war auch im Jahr 2019 Polypropylen (PP) hinsichtlich der Bedarfsmenge in Europa ein dominanter Wertstoff. Daher erscheint es als sehr naheliegend PP durch Bio-PP zu substituieren. Doch obwohl vor allem bei Biokunststoffen viel Wert auf die Betrachtung der ersten Lebensphasen des Materials gelegt wird, soll in dieser Arbeit die Lebensendphase des Materials betrachtet werden. Denn außer der Wahl eines nachhaltigen Werkstoffs sollten zur Befriedung des wachsenden ökologischen Bewusstseins ebenfalls Bestrebungen von einer linearen hin zu einer im Kreis geleiteten Materiallebensführung angegangen werden. Weiterlesen

LUKAS-ERZETT – NEXT LEVEL 3D-DRUCK

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Die additive Fertigung – oder auch 3D-Druck – bietet Entwicklern die Freiheit, Formen zu kreieren, die mit konventionellen Fertigungsmethoden nur schwer hergestellt werden können

Die additive Fertigung – oder auch 3D-Druck – bietet Entwicklern die Freiheit, Formen zu kreieren, die mit konventionellen Fertigungsmethoden nur schwer hergestellt werden können

Der 3D-Druck, auch additive Fertigung genannt, hat bereits in vielen Bereichen und Branchen der Industrie Einzug gehalten und entwickelt sich stetig weiter. Das Verfahren gibt Unternehmen und Entwicklern die Freiheit, Formen zu kreieren, die mit konventionellen Fertigungsmethoden niemals hätten hergestellt werden können. Unterstützt wird dieser Trend durch eine stetig wachsende Vielzahl an zur Verfügung stehenden Materialien, Verfahren und Maschinen, die an die Bedürfnisse einer Serienfertigung angepasst sind. Beim Bau von Anschauungs- und Funktionsprototypen, Klein- und Mittelserien und auch zunehmend in der umfangreichen Serienfertigung überzeugt dieses innovative und materialschonende Herstellungsverfahren mit Vorteilen, die konventionelle Fertigungstechnologien nicht haben. Und so hat die additive Fertigung längst den Sprung aus der Garage des Hobbybastlers hinein in die Produktionshallen international tätiger Konzerne geschafft. Weiterlesen

Hybridbauteil aus Faserverbund- und papierabgeleiteter Keramik für den Einsatz als formstabile Wärmeisolation

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Einleitung

Keramische Faser-Verbundwerkstoffe (engl.: Ceramic Matrix Composites – CMC) bilden eine Werkstoffklasse, die die Vorzüge monolithischer Keramiken (z.B. Hochtemperaturstabilität, Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit) mit schadenstolerantem Versagensverhalten kombiniert. Dadurch ist es möglich CMC als Strukturbauteile einzusetzen, die nicht nur auf Druck (monolithische Keramik) sondern auch auf Zug oder Biegung belastet werden können und dabei gleichzeitig eine verbesserte Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Allerdings ist die Verwendung keramischer Fasern sehr kostenintensiv, weshalb es die Vorzüge eines solchen Bauteils gegenüber der Fertigung aus monolithischen Keramiken oder Metallen für die meisten Anwender aus wirtschaftlicher Sicht nicht rechtfertigt. Im Rahmen des AiF-Projekts „ForWerk“ (Formstabile Werkzeugisolation im Kraftfluss mit verbesserten thermischen Kennwerten aufgrund eines hybriden Aufbaus; Vorhaben-Nr. 20646 N) soll nun die Entwicklung eines Hybridbauteils aus CMC und einer neuartigen, porösen Keramik erfolgen, um die Bauteilkosten zu senken und gleichzeitig die Vorteile der verwendeten Materialien für die Anwendung auszunutzen. Für die Herstellung der neuartigen Teilkomponente wird ein mit Keramikpartikeln hochgefülltes Papier verwendet, welches über konventionelle Papiermaschinen gefertigt und zu einer sogenannten papierabgeleiteten Keramik versintert werden kann (vgl. Einschub „Papierabgeleitete Keramik“). Weiterlesen

Untersuchungen zum Übergangsverhalten von Gusseisen mit Kugelgraphit in Abhängigkeit der Dehnrate und des lokalen Spannungszustandes

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Abstract

Erhöhte Siliziumgehalte in Gusseisen mit Kugelgraphit führen zu hervorragenden Kombinationen aus statischer Festigkeit und Bruchdehnung. Allerdings ist die Kerbschlagzähigkeit von hochsiliziumhaltigem Gusseisen mit Kugelgraphit als besonders nachteilig zu beurteilen. Die im Kerbschlagbiegeversuch vielfach verwendete Charpy-V-Probe ist durch einen äußerst spezifischen und komplexen Spannungszustand gekennzeichnet. Das Zähigkeitsverhalten dieser Werkstoffe unter bauteilnaher Beanspruchung kann auf diese Weise nicht abgebildet werden. Dies führt in entsprechenden Auslegungs- und Zertifizierungsprozessen, bei denen eine Werkstoffqualifizierung in der Regel durch den Kerbschlagbiegeversuch erfolgt, häufig zu einer Unterschätzung des Werkstoffpotentials. Eine effiziente und zuverlässige Auslegung von Gussbauteilen wird somit erheblich behindert oder gar unterdrückt. In einem aktuellen Forschungsprojekt an der RWTH Aachen wird daher sowohl die Dehnratensensitivität als auch die Abhängigkeit der gemessenen Zähigkeitswerte vom Spannungszustand systematisch untersucht.

Keywords

Gusseisen mit Kugelgraphit, Schädigungsmechanik, Zähigkeit, Dehnratensensitivität, Kerbschlagbiegeversuch, Schlagzugversuch Weiterlesen