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 Perowskit-Solarzellen: Es muss gar nicht perfekt sein
15.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Fraunhofer IMWS testet umweltfreundliche Mikroplastik-Alternativen in Kosmetikartikeln
11.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie