Kategorie: Werkstoffe und Materialien

Spannende Beiträge, informative Fachartikel und die neusten Entwicklungen aus dem Themengebiet Werkstoffe und Materialien.

Hart wie ein Diamant und verformbar wie Metall

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TU-Wissenschaftler*innen entwickeln neues Material für die Technik von morgen

Smartphones mit großflächigen Glasgehäusen und Displays überzeugen zwar optisch, sind aber auch sehr anfällig für Risse und Kratzer. Um diese Schäden künftig zu vermeiden, bräuchte es ein Material, das die Härte eines Diamanten und die Verformbarkeit eines Metalls vereint. Ein Material, das dem Fund des heiligen Grals der Strukturmaterialien gleich käme. Professor Gerold Schneider von der Technischen Universität Hamburg und weitere Hamburger Materialforscherinnen und -forscher haben nun gemeinsam mit der University of California, Berkeley ein Hybridmaterial, einen so genannten Superkristall entwickelt, der diesem Ziel näher kommt. Damit könnte die Technik auf Gebieten wie der Elektronik, Photonik oder auch Energiespeicherung künftig kostengünstiger, robuster oder auch funktionaler werden.

Nano-Eindruck mit erzeugten Versetzungen und Verdichtung des Superkristalls. Grafik: TU Hamburg

Nano-Eindruck mit erzeugten Versetzungen und Verdichtung des Superkristalls. Grafik: TU Hamburg

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Kunststoff aus Abfall

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© Fraunhofer IPK/Andy King Compoundierte und granulierte Polyhydroxybuttersäure (PHB).

© Fraunhofer IPK/Andy King
Compoundierte und granulierte Polyhydroxybuttersäure (PHB).

Ein neuartiger Kunststoff kann aus Abfällen produziert und problemlos in weniger als einem Jahr abgebaut werden. Polyhydroxybuttersäure heißt der Werkstoff, mit dem sich künftig vor allem Einwegprodukte und Wegwerfartikel umweltschonend herstellen und abbauen lassen. Ein neues Produktionsverfahren des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK und seiner Partner ermöglicht die industrietaugliche Herstellung des innovativen Materials. Weiterlesen

Effiziente Gastrennung dank poröser Flüssigkeiten

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Poröse Flüssigkeiten als Membran: Mit diesem Verfahren könnten sich in der Kunststoffindustrie enorme Mengen Energie und damit CO2 einsparen lassen

Poröse Flüssigkeiten als Membran: Mit diesem Verfahren könnten sich in der Kunststoffindustrie enorme Mengen Energie und damit CO2 einsparen lassen. (Foto: Alexander Knebel, KIT)

Neues Material eröffnet die Möglichkeit, beim Abtrennen von Rohstoffen für die Kunststoffindustrie bis zu 80 Prozent Energie einzusparen

Ein Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat gemeinsam mit Partnern „poröse Flüssigkeiten“ entwickelt: In einem Lösemittel schweben – fein verteilt – Nanoteilchen, die Gasmoleküle verschiedener Größen voneinander trennen. Denn die Teilchen besitzen leere Poren, durch deren Öffnungen nur Moleküle einer bestimmten Größe eindringen können. Die porösen Flüssigkeiten lassen sich direkt einsetzen oder zu Membranen verarbeiten, die Propen als Ausgangsstoff für den weit verbreiteten Kunststoff Polypropylen effizient aus Gasgemischen trennen. Die bislang übliche energieaufwendige Destillation könnte somit ersetzt werden. Weiterlesen

Können Hybridtextilien Organobleche ersetzen?

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Tankdeckel-Demonstrator

Bild 1: Tankdeckel-Demonstrator

Leichtbau zeichnet sich durch eine Vielzahl an Materialien und Herstellungstechniken aus. Im Bereich Faserverbundwerkstoffe geht der Trend derzeit verstärkt zu thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen und hier vor allem in Richtung Organobleche. Durch die erhöhte Zähigkeit des Organoblechs kann jedoch, insbesondere bei komplexen Strukturen und Geometrien, die spätere Umformung im Werkzeug erschwert werden. Weiterlesen

Von der Natur abgeguckt: Einzellige Algen verwandeln sich in neuartige Nanomaterialien

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Mineralisierte Calcit-Schalen einzelliger Algen (Skalierung: 5 μm); Detailansicht: nano-poröse Struktur der Algenzellwand (1 μm)

Mineralisierte Calcit-Schalen einzelliger Algen (Skalierung: 5 μm); Detailansicht: nano-poröse Struktur der Algenzellwand (1 μm)
© Anne Jantschke

DinoLight-Projekt soll Grundlagen für die Massenproduktion nanostrukturierter Perowskite legen

In den letzten Jahren sind Metallhalogenid-Perowskite als vielversprechende Materialien für eine neue Generation technologischer Anwendungen entdeckt worden. Das Potenzial wurde bereits in verschiedenen Bereichen der Optoelektronik, wie zum Beispiel der Photovoltaik, der Lasertechnik und der Photo-Elektrolyse sowie für Energiespeicherung und Katalyse eingesetzt. Diese Anwendungen erfordern eine präzise Kontrolle der Größe, Form, Zusammensetzung und kristallographischen Eigenschaften des Materials. Weiterlesen

CADFEM-Seminar-Tipp: Gut Gewählt Ist Halb Gewonnen – Ansys Granta intelligente Materialauswahl

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CADFEM LogoMit Hilfe des ANSYS CES Selector gelingt mühelos eine aufgabenspezifische Materialauswahl. Das Herzstück von CES Selector ist eine große Datenbank mit Material- und Prozesseigenschaften. Nahezu 4.000 Datensätze für praktisch jede Art von kaufbarem technischem Material. Der Vorteil besteht darin, dass es keine „Löcher“ gibt. Denn in dieser Datenbank werden die Werte entweder mit bekannten, referenzierten Daten aufgefüllt oder mit der Granta-Technologie geschätzt. Das Ergebnis ist eine riesige Auswahl an Materialien, ohne diejenigen auszuschließen, für die Sie möglicherweise keine vollständigen Referenz-Daten haben.

Im CADFEM-ONLINE-Seminar lernen Sie:

  • Strukturierte und systematische Vorgehensweise zur Werkstoffauswahl
  • Wie Produktanforderungen auf die Werkstoffeigenschaften übertragen werden können
  • Wie Sie Entscheidungen mit einer Risikobetrachtung begründen
  • Wie Sie Daten aus dem ANSYS Granta CES Selector in ANSYS Mechanical nutzen

Anmeldung: https://www.cadfem.net/de/de/systematische-werkstoffauswahl-mit-ansys-granta-ces-selector-13138.html?utm_source=Newsletter%20Werkstoffe%20in%20der%20Fertigung&utm_medium=Newsletter%20extern&utm_campaign=Granta%20Seminar%20Selector

Herstellung von Graphen basierten Polyamid 6-Kompositen mittels reaktiver Extrusion

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Graphen überzeugt durch außergewöhnliche mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften und kann als funktioneller Füllstoff in Kunststoffen eingesetzt werden. Allerdings kann derweilen keine ausreichende Dispergierung des Graphens im industriellen Maßstab erreicht werden, wodurch die Nutzung dieser Eigenschaften in technischen Anwendungen behindert wird. Um die Dispergierung des Graphens zu verbessern, kommt im Rahmen der hier vorgestellten Untersuchungen die reaktive Extrusion zum Einsatz. Die Graphenpartikel werden mittels einer hochenergetischen Ultraschallbehandlung zunächst im Monomer dispergiert, wodurch die Zugfestigkeit des Materialverbundes gesteigert wird.

Bild 1: Einfluss des Nanofüllstoffanteils auf den E-Modul und die Zugfestigkeit im Vergleich zum ungefüllten PP [10]

Bild 1: Einfluss des Nanofüllstoffanteils auf den E-Modul und die Zugfestigkeit im Vergleich zum ungefüllten PP [10]

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Bio-basierte Additive für nachhaltige Kunststoffe

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

Maßgeschneiderte Kunststoffe sind heute extrem vielseitig einsetzbar, ihre Anwendungen reichen von Lebensmittelverpackungen, über dünne feuerfeste Dämmplatten und körperresorbierbare Nahtmaterialien bis hin zu Motorenaufhängungen im Automobil. Um diese Bandbreite an Anwendungen zu erreichen, werden Kunststoffe mit sehr unterschiedlichen, aber auch sehr spezifischen Eigenschaften benötigt. Ermöglicht wird diese Einstellung von Eigenschaften durch das Beimischen von Additiven und Füllstoffen. So werden beispielsweise Farbpigmente zum Einfärben genutzt; zur Erhöhung der Bruchfestigkeit können Glas- oder Carbonfasern sowie Nanomaterialien beigemischt werden, während Öle und Wachse die Fließeigenschaften während der Verarbeitung verbessern. Im Laufe der letzten Jahrzehnte kam es seitens der Verbraucher zu einem deutlich gesteigerten Interesse an Biopolymeren, weshalb zunehmend auch natürliche und biologisch abbaubare Zuschlagstoffe in den Fokus geraten. Auch die Umweltfreundlichkeit der jeweiligen Herstellungsmethoden für Additive, sowie des gesamten Herstellungsprozesses sind zu entscheidenden Aspekten geworden. Weiterlesen

Neue Moleküle für innovative Hightech-Materialien

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Schematische Darstellung eines Sandwich-Komplexes mit einem aus verschiedenen Elementen zusammengesetzten unteren Ring (Grafik: KIT)

Schematische Darstellung eines Sandwich-Komplexes mit einem aus verschiedenen Elementen zusammengesetzten unteren Ring (Grafik: KIT)

Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert Arbeit an Sandwich-Komplexen von Professor Peter Roesky über ein Reinhart Koselleck-Projekt

Seltene Erden sind durch ihre besonderen Eigenschaften Bestandteil vieler Hightech-Produkte. An neuen Möglichkeiten für den Einsatz der Elemente arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Das Team stellt sogenannte Sandwich-Komplexe mit Seltenen Erden her, welche perspektivisch als neuartige molekulare Materialien für leistungsfähigere Speichermedien oder Displays dienen könnten. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert die wegbereitende Studie mit 500.000 Euro als Reinhart Koselleck-Projekt. Weiterlesen

Intelligente Materialwahl mit Ansys Granta Selector

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Granta Design ist einer der Pioniere für intelligente Werkstoffauswahl.
Seit 2019 führt Ansys die Entwicklung der Software fort und unterstützt nicht nur Ingenieure aus Forschung und Entwicklung, fundierte Materialentscheidungen auf verlässlicher Basis zu treffen.

Bereits in der Designphase werden die Weichen für die späteren Gesamtkosten des Produktes gestellt.
Das Ziel, maximale Steifigkeit bei minimalem Gewicht zu erreichen, steht dabei nicht im luftleeren Raum. Denn es gilt, wirtschaftliche Gesichtspunkte wie den Materialpreis sowie Fertigungsrestriktionen zu berücksichtigen.
Auch gesetzliche Vorgaben, die zum Beispiel durch REACH und RoHS eingefordert werden, sind zu prüfen.

Im CADFEM Webinar wird anhand einer typischen Aufgabenstellung aus dem Leichtbau gezeigt, wie Sie Anforderungen, Zwangsbedingungen und Ziele für Ihre Materialauswahl definieren und mit Hilfe der Software Ansys Granta Selector, unter Berücksichtigung verschiedener Randbedingungen, das geeignete Material ermitteln können.

Anmeldung: https://www.cadfem.net/de/de/strukturierte-materialauswahl-mit-ansys-granta-selector-16936.html?utm_source=Werkstoffe%20in%20der%20Fertigung-newsletter-webinar-granta&utm_medium=newsletter&utm_campaign=Granta%20Webinar%2024515