Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Magnetische Materialien: Festplatten & Flüssigkeits-Chips digital optimieren

21.11.2011
Computermodell der FH St. Pölten setzt neue Standards für die Entwicklung magnetischer Materialien

Erstmals ist es gelungen, mit einem einzigen Computermodell das Verhalten magnetischer Materialien in völlig unterschiedlichen Anwendungen darzustellen. Dafür hat die FH St. Pölten mehrere Simulationsverfahren in einem hochentwickelten Modell zusammengefasst.

Dank dieser Kombination können nun Anforderungen verschiedenster Industrien mit einem Computermodell erfüllt werden. Morgen wird das Modell in einer Keynote-Speech auf einer internationalen Konferenz der Fachwelt vorgestellt. Dabei stehen zwei konkrete Anwendungsbeispiele im Mittelpunkt - die Optimierung von Festplatten und die Entwicklung von Microfluidic-Chips für medizinische Anwendungen.

Magnetismus ist eine günstige und gern genutzte Kraftquelle. Egal ob IT, Umwelttechnik oder Medizin - magnetische Materialien mischen mit. Die zunehmende Miniaturisierung stellt dabei kein Problem dar. Ganz im Gegenteil - die berührungslose Kraftübertragung von Magneten prädestiniert sie geradezu für das Wirken im Verborgenen. Doch je kleiner die Anwendung desto komplexer die vorherige Planung. Hier helfen exakte Computersimulationen. Mit ihnen kann bereits am digitalen Reißbrett das Verhalten unter diversen Anwendungsbedingungen kalkuliert werden. Der Fachhochschule St. Pölten gelang es nun, dafür einen neuen Standard zu setzen: ein Computermodell, das auf Grund einer einmaligen Kombination verschiedener Simulationsverfahren die Berechnung völlig unterschiedlicher Anwendungen magnetischer Materialien erlaubt.

DIMENSION DANK KOMBINATION
Zu dem Modell meint der Leiter des Studiengangs Industrial Simulation an der FH St. Pölten, Prof. Dr. Thomas Schrefl: "Uns ist es gelungen, ein Standardverfahren der Festkörpersimulation - die sogenannte Finite-Elemente-Methode - mit anderen modernen Simulationstechniken zu kombinieren. Zu diesen zählen z. B. stochastische Optimierungsalgorithmen, Lattice Boltzmannverfahren zur Strömungssimulation und schnelle Randelementeverfahren zur Berechnung magnetischer Felder. So erlaubt unser Modell nun Simulationen mikromagnetischen Materialverhaltens über mehrere Größendimensionen hinweg: vom atomaren bis zum sichtbaren Größenbereich."

Auf der 12. Trends in Nanotechnology International Conference vom 21. - 25. November in Spanien werden von Dr. Schrefl nun bereits zwei konkrete - und sehr unterschiedliche - Anwendungen des Computermodells vorgestellt: Die Optimierung von Festplattenspeichern und die Entwicklung von Mikrofluidic Chips für den Einsatz in der Medizin.

FEST & FLÜSSIG
Für die Optimierung von Festplatten stellt das Design der Schreibköpfe eine wesentliche Herausforderung dar, wie Dr. Schrefl erläutert: "Schreibköpfe schaffen ein magnetisches Feld, das durch Änderungen des Datenträgermaterials einen Bit auf der Festplatte codiert. Schon heute arbeiten sie im Bereich von Nanometern und Pikosekunden. Auf Grund dieser räumlichen und zeitlichen Dimensionen wird die Prototypenentwicklung solcher Schreibköpfe immer teurer. Da liefert unser Computermodell rasch und günstig zuverlässige Ergebnisse für neue Designs." Denn dank der hohen Kompetenz der FH St. Pölten im Bereich magnetischer Materialien gelang es dem Team um Dr. Schrefl, das Verhalten der relevanten magnetischen Materialien in der notwendigen Größenordnung zu simulieren. Anstatt das Design eines Schreibkopfs am Bildschirm einzugeben, kann nun ein optimales Design vom Computer errechnet werden. Die Auswirkungen auf das magnetische Feld - und damit auf die Datenspeicherung - können direkt kalkuliert werden.

Dass die selbe Computersimulation auch in der Biomedizin eingesetzt wird, zeigt ihr breites Nutzungsspektrum - und damit ihr kommerzielles Potenzial. Dort wird sie zur Entwicklung spezieller Mikrofluidic-Chips eingesetzt. Diese dienen der Extraktion bestimmter Komponenten aus dem Blut. Bei einer speziellen Variante dieser Chips werden magnetische Strukturen zum Herausfiltern der Fremdkörper verwendet. Die Anordnung der Strukturen hat maßgeblichen Einfluss darauf, welche Komponenten eingefangen werden können - und ist meistens nach der Herstellung der Chips fixiert. Nicht so bei einem Chip-Design, das mit dem Computermodell der FH St. Pölten optimiert wird. Hier kann durch äußere magnetische Kräfte die räumliche Anordnung der magnetischen Strukturen - und damit die Filterfunktion des Chips - verändert werden. So kann in Zukunft ein einzelner Chip für verschiedene Filteraufgaben eingesetzt werden.

Für Dr. Schrefl stellt die erfolgreiche Entwicklung eines praxistauglichen Computermodells einen schönen Erfolg des Kompetenzfelds Simulation und des Studiengangs Industrial Simulation an der FH St. Pölten dar: "Industrial Simulation ist ein ungemein vielschichtiger Tätigkeitsbereich. Kompetenzen im Bereich Mathematik und IT werden zusammengeführt, um kreative Ideen, Intuitionen und Theorien für verschiedenste Industrien realitätsnah zu testen - ohne hohen Aufwand an Zeit und Geld."

Das von der NÖ Forschungs- und Bildungsges.m.b.H geförderte Projekt Tunable microfluidic chips for isolating circulating cancer cells wird in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Austrian Institute of Technology, Health & Environment Department, Donau Universität Krems, Zentrum für Biomedizinische Technologie, Landesklinikum Krems und dem Hämatologisch-Onkologischen Dienst durchgeführt.

Über die Fachhochschule St. Pölten
Die Fachhochschule St. Pölten ist Anbieterin praxisbezogener und leistungsorientierter Hochschulausbildung in den Bereichen Technologie, Wirtschaft und Gesundheit & Soziales. In mittlerweile 16 Studiengängen werden mehr als 1800 Studierende betreut. Neben der Lehre widmet sich die FH St. Pölten intensiv der Forschung. Die wissenschaftliche Arbeit erfolgt innerhalb der Studiengänge sowie in eigens etablierten Instituten, in denen laufend praxisnahe und anwendungsorientierte Forschungsprojekte entwickelt und umgesetzt werden.
Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Schrefl
Fachhochschule St. Pölten
Leiter des Master-Studiengangs Industrial Simulation Matthias Corvinus-Str. 15
3100 St. Pölten
T +43 / (0)2742 / 313 228 - 313
E thomas.schrefl@fhstp.ac.at
W http://www.fhstp.ac.at
Redaktion & Aussendung:
PR&D - Public Relations für Forschung & Bildung Mariannengasse 8
1090 Wien
T +43 / (0)1 / 505 70 44
E contact@prd.at
W http://www.prd.at

Dr. Katharina Schnell | PR&D
Weitere Informationen:
http://www.fhstp.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht Nanopartikel aus Kläranlagen - vorläufige Entwarnung
02.05.2018 | Universität Siegen

nachricht Neue Methode: Forschern gelingt es, wichtige RNA-Modifikation direkt zu markieren und aufzuspüren
30.04.2018 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics