Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rechnerisch reif für die Glühbirne

08.06.2005


Wie Lampenhersteller mit Hilfe des Fraunhofer IWM in Freiburg die Qualität von Glühbirnen sichern. Philips und Osram forschen in einem Projekt mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM nach den entscheidenden Faktoren für bessere Qualität des Wolframdrahtes in Glühlampen. Die Fraunhofer-Forscher entwickeln Simulationsmodelle für das Drahtziehen, um vorauszuberechnen, was genau im Wolframdraht bei der Herstellung geschieht.


Simulation des Ziehens von Wolframdraht für Glühlampen.



Trotz starker Konkurrenz durch neue Lichtquellen: Zwei Drittel des gesamten Lampenmarktes in Deutschland werden nach wie vor von der guten alten Glühbirne erleuchtet. Kein Wunder also, dass die beiden Marktführer Philips und Osram in ein Forschungsprojekt mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM investieren, das die Qualität des glühenden Wolframdrahtes im Glaskolben weiter verbessern soll. Die Aufgabe der Fraunhofer-Forscher aus Freiburg: Sie sollen in Simulationsmodellen beschreiben und vorausberechnen, was genau mit dem Draht geschieht, bevor er in die Glühbirne eingesetzt wird, um nachher möglichst lange angenehmes Licht zu verbreiten.



Vor mehr als 125 Jahren erfand Thomas Alva Edison die Glühbirne: 1879 brachte er die erste wirtschaftliche Glühlampe auf den Markt. Sie brannte 40 Stunden lang. Heute besitzen Glühbirnen eine Lebensdauer von rund 1 000 Stunden, Halogen-Glühlampen von mehreren 1 000 Stunden. Das ist im Vergleich zu neuen künstlichen Lichtquellen zwar nur eine kurze Zeitspanne, und der Wirkungsgrad ist mit 95 Prozent Wärme und nur 5 Prozent Licht nach wie vor sehr gering. Aber die Verbraucher tun sich schwer mit den neuen Lichtquellen, die oft als kalt empfunden würden, erklärt der Pressesprecher von Philips Licht, Bernd Glaser. Weltweit werden heute immer noch jedes Jahr 15 Milliarden Glühbirnen benötigt, weiß sein Kollege Markus Rademacher, Pressereferent bei Osram. Allein der Ersatzbedarf in Deutschland - bei 35 Millionen Haushalten und rund 30 Lichtquellen pro Haushalt - sei riesig.

Die Funktionsweise der Glühlampen hat sich nicht wesentlich verändert: In einem evakuierten Glaskolben wird ein Metallfaden zum Glühen gebracht. Auf diesen Wolframdraht also kommt es besonders an. Bis er reif für die Glühbirne ist, hat der Draht eine Schlankheitskur besonderer Art hinter sich. Mit mehreren Millimetern Durchmesser geht es zum ersten Mal durch den Ziehstein. Dort wird der Draht länger und dünner. Diese Prozedur wird so lange wiederholt, bis ein Draht gerade mal noch 40 Mikrometer dünn ist, manchmal sogar nur noch 7 - 8 Mikrometer. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist ungefähr 100 Mikrometer dick. Am Ende soll er sauber verarbeitet sein, also weder Risse noch Schmutzpartikel enthalten, und für lange Zeit schönes Licht in der Lampe entstehen lassen. Hohe Ansprüche an Lampenhersteller wie Philips und Osram. Die beiden Marktführer forschen deshalb mit Unterstützung des Fraunhofer IWM in Freiburg nach den entscheidenden Faktoren für mehr Qualität. Die Fraunhofer IWM-Mitarbeiter um Projektleiterin Sabine Weygand und Hermann Riedel, Leiter des IWM-Geschäftsfelds "Werkstoffbasierte Prozess- und Bauteilsimulation", haben deshalb zunächst einmal die Grundlagen dafür geschaffen, den Ziehprozess rechnerisch zu beschreiben.

Wichtige Fragestellungen sind zum Beispiel: Welche Risse erreichen eine kritische Größe und können sich deshalb im Ziehprozess unkontrolliert ausbreiten? Wie groß sind die Eigenspannungen im Draht nach dem Ziehen, und wie kann man sie günstig beeinflussen? "Solche Fragen können wir mittlerweile mit unserem Simulationsmodell beantworten", erläutert Hermann Riedel den aktuellen Stand der Arbeiten.

Die nächste Entwicklungsstufe des Simulationsmodells soll bis zum Frühjahr 2006 erreicht sein. Weil Risse in der Regel an den Korngrenzen entlang laufen, wird der Draht - im Rechner ganz wie in der Realität - aus lang gezogenen Kristallkörnern aufgebaut, um die Verhältnisse an den Korngrenzen genauer untersuchen zu können. "Die Modellbildung umfasst dabei verschiedene Längenskalen bis herunter zur Beschreibung der Vorgänge auf atomarer Skala", erläutert Hermann Riedel.

"Einen ganzen Draht mit seinen Tausenden von Kristallkörnern werden wir allerdings nie berechnen können", schränkt Sabine Weygand gleich die Erwartungen an die Rechenkapazität ein. Ein repräsentatives Volumen-element mit einigen Dutzend Kristallkörnern lasse sich dagegen schon heute berechnen. Den Auftraggebern soll so mit Hilfe des Fraunhofer IWM ein Licht nach dem anderen aufgehen - um die Qualität der Glühbirnen zu sichern.

Thomas Götz | idw
Weitere Informationen:
http://www.iwm.fraunhofer.de/

Weitere Berichte zu: Glühbirne Lichtquelle Osram Wolframdraht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht »ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Intelligentes Lademanagement entwickelt – Forschungsprojekt ePlanB abgeschlossen
18.10.2017 | Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Gravitationswellen: Sternenglanz für Jenaer Forscher

19.10.2017 | Physik Astronomie

Materie-Rätsel bleibt weiter spannend: Fundamentale Eigenschaft von Proton und Antiproton identisch

19.10.2017 | Physik Astronomie

Einzelne Rezeptoren auf der Arbeit

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie