Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Edelsteine - optimal verwertet

23.06.2009
Farbsteine werden Smaragde, Rubine und Co. von Fachleuten gern lapidar genannt. Sie funkeln und strahlen unterschiedlich intensiv – je nach Schliff. Eine Maschine kann die Steine optimal schleifen und bis zu 30 Prozent mehr Edelstein aus dem Rohling herausarbeiten.

»Als der Auftraggeber, Markus Wild, zu uns kam, waren wir verblüfft und gar nicht sicher, ob sich in der Mathematik eine Lösung für das sehr komplexe Problem der Volumenoptimierung von Farbsteinen finden lässt«, sagt Dr. Anton Winterfeld vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Gemeinsam mit seinem Kollegen Dr. Peter Klein erhält er für die Entwicklung von GemOpt, einem neuen Industrieprozess zur volumenoptimalen Verwertung von Farbsteinen, einen der Joseph-von-Fraunhofer-Preise 2009.

Anders als bei Diamanten gibt es für farbige Edelsteine unzählige Kombinationen von Schliffformen, -proportionen und Facettenmustern. Richtig gewählt sorgt das Zusammenspiel für das Feuer im Stein, sein Leuchten. Manchmal reichen wenige Facetten aus, um einen Stein zu beleben, manchmal sind es mehrere hundert. Aufgabe war, dem scheinbar Unendlichen Grenzen zu setzen und das optimale Volumen zu berechnen.

Der mathematische Ansatz, der schließlich zur Lösung führte, stammt aus dem Gebiet der allgemeinen semi-infiniten Optimierung. Eine neuartige Algorithmik, die bis dato nur in der Theorie definiert war. Das Team am ITWM hat diesen Ansatz weiterentwickelt und für die konkrete Fragestellung umgesetzt. Das Ergebnis ist auch wissenschaftlich eine herausragende Leistung. Der zweite wesentliche Teil von GemOpt ist die Prozessteuerung, die Dr. Peter Klein erarbeitet hat. Dafür hat er genau erkundet, wie sich die Rohsteine beim Bearbeiten verhalten und seine Erkenntnisse in die Steuerung der Maschine übertragen.

Die Maschine läuft vollautomatisch. Als Erstes wird der Stein vermessen. Aus den Rohsteindaten berechnet der Computer optimale Einbettungen, Proportionen und Facettenmuster für verschiedene Grundformen. Der Kunde entscheidet sich dann für einen der Lösungsvorschläge und die Maschine beginnt mit dem Schliff. Die Prozesssteuerung ist fein austariert, damit die Maschine die Steine beim Schleifen nicht zerbricht.

Nahtlos geht es mit dem Polieren weiter. Die 17 Achsen sorgen dafür, dass der Stein sich auf jeder beliebigen Bahn bewegen kann. Die Anlage schleift die Facetten auf zehn Mikrometer genau – die Steine werden also perfekt geometrisch. Weiterer Vorteil: Mit der Maschine lassen sich identische Steine herstellen – ideal für Colliers. Bis zu 30 Prozent mehr Gewicht ermöglicht das Schleifen mit der Maschine. Damit erzielt ein Stein einen deutlich höheren Preis.

Dr. Anton Winterfeld | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.itwm.fraunhofer.de

Weitere Berichte zu: Edelstein Facetten Farbsteine GemOpt ITWM Rubine Schliff Smaragde volumenoptimale Verwertung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Fraunhofer IFAM erweitert den Forschungsbereich »Beschichtungen für Bewuchs- und Korrosionsschutz«
11.01.2017 | Fraunhofer IFAM

nachricht Schrauben mit Köpfchen
10.01.2017 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik