Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Formel und Mikrowellen beschleunigen Herstellung

08.10.2012
Materialwissenschaftler der Universität Jena stellen auf der Messe „Composites Europe 2012“ (9.-11.10.) in Düsseldorf Verfahren für die Produktion von Faserverbundstoffen vor

Faserverbundmaterialien – vor allem auf Kohlenstoffbasis – sind aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Leichtbauteile werden vor allem in der Luftfahrtindustrie verwendet.

Aber auch in der Automobilindustrie und im Maschinenbau erlangen sie zur Steigerung der Energieeffizienz zunehmende Bedeutung. Doch nicht nur das geringe Gewicht machen diese Materialien so beliebt, sondern auch, dass sie nicht in allen Raumrichtungen die gleichen Eigenschaften haben müssen. Durch diese Anisotropie genannte Flexibilität können die Hersteller jede Struktur eines Bauteils individuell auf ihre Funktion hin abstimmen, denn die Faserrichtung gibt jeweils Stabilität und Elastizität vor.

Wenn Fasern etwa nur nebeneinander in einer Richtung liegen, versteift sich das Material in diese Richtung, wird aber in Richtungen senkrecht zu dieser biegsamer. Ist diese Elastizität nicht erwünscht, kann man durch verschiedene Gewebearten – wie bei Kleidungsstoff – Fasern einflechten, die das Bauteil auch in andere Richtungen stabilisieren. „Allerdings muss man die Eigenschaften für jedes Material und für jede Gewebestruktur neu messen, um sie anwenden zu können“, erklärt PD Dr. Jörg Bossert vom Lehrstuhl für Materialwissenschaft der Friedrich-Schiller-Universität Jena einen aufwendigen Teil der Herstellung.

Bossert arbeitet deshalb mit seinem Team und einigen Unternehmen im Verbundprojekt FiLiMa an einem Verfahren, durch das man in Zukunft solche Eigenschaften der Faserverbundstoffe besser berechnen kann. Auf der Fachmesse „Composites Europe 2012“ vom 9. bis 11. Oktober in Düsseldorf stellt er sein Projekt vor. „Wir benutzen zur Bestimmung der Kennwerte für unsere Simulation ein optisches Verfahren“, erläutert der Jenaer Materialwissenschaftler.

„Dabei tragen wir auf die Prüfkörper ein Punktemuster auf, das sich verändert, sobald man auf das Material eine Kraft ausübt.“ Die Verformungen werden also optisch erfasst und mit Kameras aufgezeichnet. Je nach Gewebeart und Material ergeben sich eine Reihe unterschiedlicher Werkstoffkenndaten, mit deren Hilfe die Wissenschaftler die Formeln für bestehende Berechnungsmethoden weiterentwickeln wollen.

So können z. B. Maschinenteile durch den gezielten Einsatz von Faserverbünden viel schneller und präziser bewegt werden. „Die Erkenntnisse über minimale Verformungen des Materials sind etwa bei der Produktion von Maschinen wichtig, die sich während ihres Wirkungsprozesses bewegen“, sagt Bossert. „Wenn diese schnell auf einem Luftlager bewegt werden, dann dürfen sich minimal nebeneinanderliegende Bauteile nicht verformen, da sie sich sonst berühren und damit die gesamte Einheit beschädigen.“

Weiterhin entwickeln die Jenaer Materialwissenschaftler ihre Methode weiter, Mikrowellenstrahlung bei der Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundmaterialien einzusetzen. Während dieser Verfahrensweise werden die Fasern in einem formgebenden Werkzeug fixiert, in das flüssiges Harz injiziert wird. Die Vernetzung des Harzes zu einem Duromer, auch Aushärten genannt, erfolgt dann mit Hilfe von Mikrowellen. „Sie beschleunigen den Prozess der Aushärtung erheblich“, sagt Bossert. „Denn nur das in eine Form gegebene Material wird erhitzt, nicht die Form selbst. Energetisch ist das ein großer Vorteil“. Die reine Bestrahlungsdauer beträgt etwa zehn Minuten. Einschließlich Abkühlungszeit dauert der Vorgang weniger als eine Stunde. Andere Herstellungsprozesse brauchen mehrere Stunden. Inzwischen schaffen es die Experten von der Universität Jena auch, mit dieser Methode dreidimensionale Bauteile herzustellen.

Die Messe nutzen die Wissenschaftler bewusst, um ihre Methode mit Wissenschaftlern und Anwendern zu diskutieren und Kooperationspartner für weitere Anwendungen zu gewinnen. „Außerdem wollen wir auch diese Gelegenheit nutzen, um für den Studiengang Werkstoffwissenschaft an der Uni Jena zu werben“, sagt Bossert.

Die Universität Jena präsentiert sich auf der „Composites Europe 2012“ gemeinsam mit anderen mitteldeutschen Universitäten und Forschungseinrichtungen am Stand „Forschung für die Zukunft“ (G07) in Halle 8.

Kontakt:
PD Dr. Jörg Bossert
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947733
E-Mail: joerg.bossert[at]uni-jena.de

Sebastian Hollstein | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Laser World of Photonics 2017: Abhörsicher kommunizieren mit verschränkten Photonen
22.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht EMO 2017: Smarte Lösungen für Produktionsoptimierung und Sägetechnologie
20.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften