Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Berechenbare Wolframdrähte

18.07.2005


Kauft man eine Glühbirne, weiß man nie, wie lange sie brennen wird. Die variierende Lebensdauer wird vor allem von Mikrorissen im Wolframdraht begrenzt. Die Rissbildung vor und nach dem Ziehprozess beschreibt ein Simulationsmodell für Werkstoffe.


© Fraunhofer IWM


In der Simulation mit finiten Elementen wird deutlich, wie sich im Wolframdraht ein Riss bildet und wandert. © Fraunhofer IWM



Glühbirnen leben im Dauerbetrieb idealerweise 42 Tage - wenn es nach deren Hersteller ginge. Doch in der Realität sieht es finsterer aus: Manche Birnen brennen erst nach Jahren durch, andere bereits nach ein paar Tagen. Eine einheitlichere Produktqualität vereiteln unter anderem feine Risse im Wolframdraht, die schließlich seinen Bruch verursachen. Mit diesem Problem kämpfen auch die beiden weltweit größten Glühlampenhersteller Osram und Philips. Bisher arbeitete man in der Branche mit Versuch und Irrtum, um das Ziehverfahren für den Draht zu verbessern. Mit der Simulation des Materialverhaltens soll die Produktion gezielter als bisher nachgebessert werden. Den Rissen und nachfolgenden Schwierigkeiten beim Wendeln sind die Hersteller gemeinsam mit Forschern vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM auf der Spur. "Wenn wir die Beschaffenheit und das Verhalten des Drahtes erst einmal kennen, können wir die Produktion optimieren und standardisieren." Davon geht Bernd Eberhard, Projektleiter bei Osram, aus.



Mit 40 Mikrometern ist der Wolframfaden je nach Lampentyp im Mittel nur etwa halb so dünn wie ein menschliches Haar. Bis der Draht diesen Durchmesser erreicht hat, muss er in mehreren Schritten dünn und lang gezogen werden. Je nach Anzahl kann er dabei wenige oder viele Längsrisse bekommen. Solche Splits bilden sich vor allem während der ersten Ziehstufen, also beim Verjüngen von knapp vier Millimetern auf 0,3. Die feinen Risse verlängern sich, wenn der Draht weiter auf bis zu fünf Mikrometer Durchmesser gezogen wird. Der Grund dafür ist die Spannung, die nach dem Ziehen im Draht bestehen bleibt, wie Fraunhofer-Projektleiter Holger Brehm und seine Mitarbeiter herausgefunden haben. "Das Verhalten des Drahts und der Risse während des Ziehprozesses und danach rechnerisch zu beschreiben, ist uns bereits gelungen. Zum ersten Mal kann der Wolframdraht während des gesamten Verjüngens am Bildschirm beobachtet werden."

Die Rissbildung wird weiter untersucht und andere dafür maßgebliche Faktoren in das Modell eingearbeitet. Ein wesentlicher ist etwa die Reibung zwischen Draht und Ziehstein. Ist sie hoch, erwärmt sich das Metall stärker. Daher integrieren die Forscher zurzeit die Temperaturveränderung während und nach dem Ziehen in die Simulation. "Der gezogene Draht kühlt sich an der Oberfläche schneller ab als in seinem Inneren", fasst Brehm die neusten experimentellen Resultate zusammen. "Auch bei diesem Prozess können leider Splits entstehen."

Ansprechpartner:
Dr. Holger Brehm
Telefon: 07 61 / 51 42-3 35, Fax: -1 10
holger.brehm@iwm.fraunhofer.de

Manel Rodriguez Ripoll
Telefon: 07 61 / 51 42-2 76
manel.rodriguez.ripoll@iwm.fraunhofer.de

Prof. Dr. Hermann Riedel
Telefon: 07 61 / 51 42-1 03
hermann.riedel@iwm.fraunhofer.de

Dr. Johannes Ehrlenspiel | idw
Weitere Informationen:
http://www.iwm.fraunhofer.de/pdf/presse/iwm_report1_05.pdf

Weitere Berichte zu: Draht Mikrometer Simulation Splits Wolframdraht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Ein Wimpernschlag vom Isolator zum Metall
17.04.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Neues Material macht Kältemaschinen energieeffizienter
10.04.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Im Focus: Basler Forschern gelingt die Züchtung von Knorpel aus Stammzellen

Aus Stammzellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen lassen sich stabile Gelenkknorpel herstellen. Diese Zellen können so gesteuert werden, dass sie molekulare Prozesse der embryonalen Entwicklung des Knorpelgewebes durchlaufen, wie Forschende des Departements Biomedizin von Universität und Universitätsspital Basel im Fachmagazin PNAS berichten.

Bestimmte mesenchymale Stamm-/Stromazellen aus dem Knochenmark von Erwachsenen gelten als äusserst viel versprechend für die Regeneration von Skelettgewebe....

Im Focus: Basel researchers succeed in cultivating cartilage from stem cells

Stable joint cartilage can be produced from adult stem cells originating from bone marrow. This is made possible by inducing specific molecular processes occurring during embryonic cartilage formation, as researchers from the University and University Hospital of Basel report in the scientific journal PNAS.

Certain mesenchymal stem/stromal cells from the bone marrow of adults are considered extremely promising for skeletal tissue regeneration. These adult stem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Mai zum 7. Mal an der Hochschule Stralsund

12.04.2018 | Veranstaltungen

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

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Aus dem Labor auf die Schiene: Forscher des HI-ERN planen Wasserstoffzüge mit LOHC-Technologie

19.04.2018 | Verkehr Logistik

Neuer Wirkmechanismus von Tumortherapeutikum entdeckt

19.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

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