Energieverbrauch mit Phasenwechselmaterialien reduzieren

  Von , , ,
Herstellung von PCM-Emulsionen im Labor© Fraunhofer ISE Herstellung von PCM-Emulsionen im Labor

Herstellung von PCM-Emulsionen im Labor
© Fraunhofer ISE
Herstellung von PCM-Emulsionen im Labor

Phasenwechselmaterialien, auch Phase Change Materials (PCM) genannt, sind ein wichtiger Baustein im effizienten Thermomanagement. Ihr Einsatz ermöglicht es, Energie einzusparen. Forschende am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickeln zusammen mit Industriepartnern Emulsionen aus Phasenwechselmaterialien und Wasser oder Wasser-Glykol-Mischungen etwa für die Gebäudeklimatisierung und die Kühlung von Industriemaschinen. Die neuen PCM-Emulsionen erreichen die doppelte Speicherdichte von Wasser.

Wasser hat sich als Wärmeträger bewährt, wenn es beispielsweise darum geht, Wärme vom Heizkessel zum Heizkörper zu transportieren oder Kühldecken mit Kälte zu versorgen. Doch der Wärmeträger bekommt Konkurrenz: Im Projekt Optimus entwickeln Forschende am Fraunhofer ISE in Freiburg gemeinsam mit Partnern aus der Industrie PCM-Emulsionen mit hoher Speicherdichte für den Einsatz in Gebäuden und der Industrie, aber auch für die Anwendung in Wärmepumpensystemen und zur Batteriekühlung in Kraftfahrzeugen. Weiterlesen

Materialien: Metallorganische Gerüste mit metallischer Leitfähigkeit

  Von , , ,
Metallische Leitfähigkeit bei MOF-Dünnschichten eröffnen neue Perspektiven in der Elektronik- und Energieforschung. (Foto: Lena Pilz, KIT)

Metallische Leitfähigkeit bei MOF-Dünnschichten eröffnen neue Perspektiven in der Elektronik- und Energieforschung. (Foto: Lena Pilz, KIT)

Metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) zeichnen sich durch hohe Porosität und eine anpassbare Struktur aus. Sie besitzen enormes Potenzial, zum Beispiel für Anwendungen in der Elektronik. Doch bisher schränkte ihre geringe elektrische Leitfähigkeit ihren Einsatz stark ein. Mithilfe von KI- und robotergestützter Synthese in einem selbststeuernden Labor ist es Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen in Deutschland und Brasilien nun gelungen, eine MOF-Dünnschicht anzufertigen, die Strom leitet wie Metalle. Damit eröffnen sich in der Elektronik und der Energiespeicherung – von Sensorik über Quantenmaterialien bis hin zu Funktionswerkstoffen – neue Möglichkeiten. Weiterlesen

3D-gedruckte Metallbauteile werden mit Schall besser

  Von , ,
© UdS/EhrlichMit dem neuen Verfahren, das Dr. Oliver Maurer entwickelt hat, lassen sich mit dem 3D-Drucker vor allem kleinere Metallbauteile erheblich feiner und qualitativ hochwertiger drucken.

© UdS/EhrlichMit dem neuen Verfahren, das Dr. Oliver Maurer entwickelt hat, lassen sich mit dem 3D-Drucker vor allem kleinere Metallbauteile erheblich feiner und qualitativ hochwertiger drucken.

In sicherheitsrelevanten Bereichen der Luft- und Raumfahrt oder beim Fahrzeugbau kommen 3D-gedruckte Bauteile heute eher selten zum Einsatz. Es gibt zu viele Qualitätsprobleme. Am Lehrstuhl für Fertigungstechnik von Professor Dirk Bähre an der Universität des Saarlandes forscht das Team daran, den 3D-Druck präziser zu machen. Dem Doktoranden Oliver Maurer ist es gelungen, die Qualität kleiner Metallbauteile, die im Pulverbett 3D-gedruckt werden, deutlich zu erhöhen – und zwar mit Schall.

Rüttelt man ordentlich, wird Beton stabiler und tragfähiger. Das heftige Hin und Her lässt Hohlräume zwischen Körnchen und Steinchen schrumpfen, alles wird verdichtet. Auch die Teilchen von Metallpulver in einem 3D-Drucker können so näher zusammenrücken. Wenn der Laser das verdichtete Pulver schmilzt, wird das Bauteil, das Schicht über Schicht aus dem geschmolzenen Metall entsteht, stabiler, die Metallkristalle bilden sich in der Schmelze kleinmaschiger – sofern man alle wichtigen Stellschrauben beim Druckprozess richtig miteinander in Einklang bringt. Dies hat der inzwischen promovierte Fertigungstechniker Oliver Maurer in seiner Doktorarbeit bei Professor Dirk Bähre nachgewiesen. Zum Rütteln verwendete er Schall – schließlich ist beim 3D-Druck Hochpräzision gefragt. „Schall lässt sich sehr exakt kontrollieren und dosieren“, erläutert Oliver Maurer, warum er Schall einer mechanischen Rüttelvorrichtung vorzieht. Weiterlesen

Sensorik für Venenkanülen, Zahnimplantate und Augeninnendruck

  Von ,
Kraft-, Druck- oder Drehmomentmessung in der Medizintechnik

Kein Mensch ist gleich, bei Diagnostik, Laborautomation, für Hilfsmittel oder bei chirurgischen Eingriffen sind daher präzise Messdaten wichtig für eine optimale Versorgung. Sicherheit und Effizienz medizinischer Anwendungen sind nicht zuletzt durch moderne Sensortechnik auf einem sehr hohen Niveau. Präzisionssensortechnik von burster und hochwertige Auswertesysteme erlauben in Verbindung mit leistungsfähigen Schnittstellen die schnelle und sichere Datenübertragung für alle Medizinbereiche. Drei Anwendungsbeispiel zeigen exemplarisch auf, was heute möglich ist. Weiterlesen

Maßgeschneiderte Infrarot-Optiken

  Von , ,

Ein Forschungsteam der RWTH Aachen unter der Leitung von Professor Thomas Taubner vom I. Physikalischen Institut (IA) hat gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten für Produktionstechnologie (IPT) und Lasertechnik (ILT) eine neuartige Methode zur Herstellung von infraroten Optiken zur Strahlformung basierend auf sogenannten Meta-Oberflächen und Phasenwechselmaterialien entwickelt. 

Infrarotes Licht ist für das menschliche Auge unsichtbar, hat aber vielfältige Anwendungen, unter anderem in der Materialbearbeitung, der laser-basierten Entfernungsmessung (LIDAR) sowie in Wärmebildkameras zur Detektion von Personen oder zur Kontrolle der Wärmedämmung. Optiken für Infrarotlicht bestehen meist aus speziellen Materialien und aufwändigen Linsenkombinationen, welche kommerziell nur schwer verfügbar und vergleichsweise teuer sind, da sie meist aufwendig in Kleinserie hergestellt werden. Weiterlesen

Kohlenstoff-Fallen verstehen: Untersuchung eines vielverspre­chenden Materials zeigt im Detail, wie es CO2 einfängt

  Von , ,
Künstlerische Darstellung des CO2-Einfangs aus einem mit Feuchtigkeit beladenen Gasstrom mittels CALF-20, einem metallorganischen Gerüst auf Zinkbasis.© B. Schröder/HZDR

Künstlerische Darstellung des CO2-Einfangs aus einem mit Feuchtigkeit beladenen Gasstrom mittels CALF-20, einem metallorganischen Gerüst auf Zinkbasis.
© B. Schröder/HZDR

Da die Industrie nach innovativen Lösungen für die Abscheidung und Lagerung von Kohlendioxid (CO2) sucht, werden neue Materialien benötigt, die das Treibhausgas aus Industrieemissionen effizient abfangen und speichern können. Eine aktuelle Studie eines Forschungsteams des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der TU Dresden (TUD) und der Maria-Curie-Skłodowska-Universität in Lublin (Polen) beleuchtet die Gasadsorptionsphysik des sogenannten Calgary Framework 20 (CALF-20), eines metallorganischen Gerüsts (MOF) auf Zinkbasis. Mittels Kombination moderner Techniken haben die Forschenden die einzigartige Anpassungsfähigkeit des Materials unter verschiedenen Bedingungen entschlüsselt. Die Arbeit zeigt, wie CALF-20 effizient CO2 einfängt und gleichzeitig Störeffekten durch Wasser widersteht – ein häufiges Problem bei Materialien zur CO2-Abscheidung. Weiterlesen

KI als Gamechanger für Kunststoffverpackungen

  Von , ,
© Fraunhofer IVVExperten des Fraunhofer IVV bei der Optimierung eines Verfahrens zur Produktion von Verpackungen. Im Rahmen des Projekts KIOptiPack entwickeln sie auch KI-Werkzeuge um Kunststoffverpackungen fit für die Kreislaufwirtschaft zu machen.

© Fraunhofer IVV
Experten des Fraunhofer IVV bei der Optimierung eines Verfahrens zur Produktion von Verpackungen. Im Rahmen des Projekts KIOptiPack entwickeln sie auch KI-Werkzeuge um Kunststoffverpackungen fit für die Kreislaufwirtschaft zu machen.

Im Innovationslabor KIOptiPack entwickeln Forschende des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV gemeinsam mit 51 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft innovative KI-gestützte Optimierungswerkzeuge sowie einen Datenraum, der alle Akteure der Verpackungsbranche und deren Daten miteinander verknüpft. Ziel ist es, mithilfe der KI-Werkzeuge Kunststoffverpackungen zukünftig im Kreislauf zu führen.

Kunststoffe sind leicht, langlebig und einfach zu verarbeiten – wahre Alleskönner unter den Materialien. Daher wundert es nicht, dass in Deutschland mehr als 60 Prozent der verpackten Waren in Kunststoff gehüllt sind. Ziel der Kunststoffindustrie ist es, durch das ideale Verpackungsdesign (Design for Recycling) die Kreislaufwirtschaft zu fördern, die Umwelt so wenig wie möglich zu belasten und gleichzeitig die verpackten Waren optimal zu schützen. Verpackungen sollen idealerweise einen möglichst hohen Rezyklatanteil aufweisen. Auch eine neue EU-Verordnung fordert, dass bis 2030 Verpackungen aus Kunststoff zu einem Mindestanteil von bis zu 35 Prozent aus Rezyklaten hergestellt werden. Weiterlesen

Wartungsplaner optimiert die Instandhaltung der Fertigung

  Von ,

Predictive Maintenance und Condition Monitoring gewinnen immer mehr an Bedeutung

Optimieren Sie Ihre Wartungsprozesse mit einer Wartungsplaner Software. Um Maschinen in der Fertigung störungsfrei zu betreiben, wird bereits seit vielen Jahren den Wartungsplaner der Hoppe Unternehmensberatung eingesetzt.

 Mit dem Wartungsplaner werden ineinandergreifende Prozesse, von der Inspektion über die vorausschauende Wartung bis hin zur Instandhaltung optimal organisiert.

Es gilt die wiederkehrenden Wartungstermine zu steuern und zu überwachen.

Es ist nicht immer leicht, den Überblick über Prüfvorschriften und Prüffristen zu bewahren. Egal, ob, Fachkraft für Arbeitssicherheit oder Sicherheitsfachkraft: Von einem Wartungsplaner als Arbeitsschutzsoftware profitieren fast alle Bereiche in einem Unternehmen.

Mit der Software Wartungsplaner können Unternehmen sämtliche prüfungspflichtige Gegenstände leicht und schnell verwalten.

Egal, ob Maschine, Elektrogerät, Stapler oder Feuerlöscher: Unternehmen sind gesetzlich verpflichtet, Arbeitsmittel, Maschinen und Anlagen regelmäßig zu prüfen, um einen durchgängig hohen Arbeitsschutz gewährleisten zu können. Mit der Wartungsplaner-Software der HOPPE Unternehmensberatung wird die Pflichtaufgabe zum echten Wertschöpfungsfaktor. Weiterlesen

Eigenspannungen zerstörungsfrei im Blick: Ultraschallmessung als Schlüssel zur Bauteilsicherheit

  Von , ,
W.S. Werkstoff Service GmbH

W.S. Werkstoff Service GmbH

Eigenspannungen entstehen in nahezu jedem Fertigungsschritt – sei es beim Gießen, Schweißen oder bei der mechanischen Bearbeitung. Diese inneren Spannungen existieren ohne äußere Krafteinwirkung und können die Bauteileigenschaften erheblich beeinflussen. Während Druckeigenspannungen die Rissinitiierung erschweren, können Zugeigenspannungen die Lebensdauer eines Bauteils deutlich reduzieren. Weiterlesen

Kunststoffe aus Verpackungsabfällen besser recyceln

  Von , ,
© Fraunhofer IFAMAm Fraunhofer IFAM werden die gereinigten Kunststoffabfälle im Compounder gemischt, aufgeschmolzen und extrudiert.

© Fraunhofer IFAM
Am Fraunhofer IFAM werden die gereinigten Kunststoffabfälle im Compounder gemischt, aufgeschmolzen und extrudiert.

Jährlich landen deutschlandweit etwa 5,6 Millionen Tonnen Kunststoffverpackungen nach einmaliger Nutzung im Haushaltsmüll – weniger als ein Drittel davon lässt sich bisher recyceln. Gemeinsam mit der Hochschule Bremen möchte das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM den verschmutzten Müll in hochwertige Produkte aus dem 3D-Drucker verwandeln.

Die Menge an Kunststoffmüll steigt, in den vergangenen 30 Jahren hat sie sich deutschlandweit etwa verdreifacht. Besonders Verpackungen aus dem gelben Sack tragen dazu bei: Fielen im Jahr 1994 in Deutschlands Privathaushalten noch 2,1 Millionen Tonnen Kunststoffmüll an, waren es 2023 bereits 5,6 Millionen Tonnen. Umso wichtiger ist es, die Einmalprodukte, die größtenteils auf Basis von Erdöl hergestellt werden, aufzubereiten. Weiterlesen