Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Roboter beschleunigt Glasentwicklung

02.11.2011
Modell für Modell rückt die Elektronik im Auto näher an den Motor heran. Die Materialien müssen daher zunehmender Hitze standhalten – Forscher optimieren auch das Lotglas, das als Kleber verwendet wird, immer weiter.

Erstmals übernimmt es nun ein Roboter, neue Gläser zu entwickeln und ihre Eigenschaften zu untersuchen. Auf der Messe productronica vom 15.-18. November 2011 in München stellen die Forscher ihn vor (Halle B2, Stand 135).


Bei der neuartigen Glas-Screening-Anlage übernimmt ein Roboterarm vollautomatisch das Handling der Testschmelzen – hier das Ausgießen der Schmelze in die Probenform. Foto: Knud Dobberke für Fraunhofer ISC

Für den Laien ist Glas gleich Glas – egal ob es als Fenster, als Trinkgeschirr oder Linse im Autoscheinwerfer eingesetzt wird. Tatsächlich gibt es sehr unterschiedliche Varianten des durchsichtigen Materials: Gläser können aus 50 bis 60 verschiedenen Elementen bestehen. Experten sind ständig gefordert, um Gläser mit ganz bestimmten Eigenschaften für neue Anwendungen zu kreieren. Beispiel Auto: Die elektronischen Komponenten im Motorraum werden immer näher am Motor angebracht und müssen somit zunehmend Hitze und korrosive Gase aushalten. Das gilt auch für den Kleber, einen Glaslot. Bei der Entwicklung von Brennstoffzellen ist der Bedarf an neuen Gläsern ebenfalls groß: Verwendet man neue Metalle, gilt es auch das Glaslot anzupassen. Zudem muss das Glas über einen Zeitraum von etwa 100 000 Stunden Temperaturen von 900 Grad Celsius unbeschadet überstehen.

Um Gläser mit neuen Eigenschaften zu entwickeln, wählen Experten aus den möglichen Inhaltstoffen etwa zehn aus und mischen sie. Das Pulver erhitzen sie in einem Ofen bis es weich wird, geben es dann in eine Form und lassen es langsam und kontrolliert bis auf Raumtemperatur abkühlen. Währenddessen entnehmen sie Proben, um diese zu untersuchen: Wie zähflüssig ist es? Wie gut benetzt es Metalle? Wie kristallisiert es aus? Die Gläser per Hand herzustellen und zu untersuchen, ist zeitaufwändig: Für 16 Proben enötigt ein Mitarbeiter etwa zwei Wochen.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg haben nun eine Anlage entwickelt, die all diese Schritte automatisch durchführt. »Die Anlage braucht für 16 Proben lediglich 24 Stunden«, sagt Dr. Martin Kilo, Leiter des Kompetenzbereichs Glas und Hochtemperaturwerkstoffe am ISC. »Wir können Gläser daher um bis zu 50 Prozent kostengünstiger entwickeln als bisher.

Kernstück der Anlage ist ein Roboter: Er stellt einen Mischbecher auf eine Waage und fährt diese unter 14 Vorratsbehälter, aus denen jeweils eine bestimmte Menge Pulver in den Becher eingefüllt wird. Anschließend mischt der Roboter die einzelnen Zutaten, indem er den Becher verschließt und ihn schüttelt wie ein Barmixer den Cocktailshaker. Nun greift der Arm einen Tiegel, stellt ihn auf die Waage, gibt eine bestimmte Menge des gemischten Pulvers hinein und stellt den Behälter in einen der insgesamt fünf Öfen. Diesen Schritt wiederholt er einige Male, da beim Erwärmen des Pulvers Gas entsteht, das Schaum bilden könnte. Zudem schrumpft das Pulver beim Aufschmelzen. Zum Schluss erhitzt der Ofen den vollständig gefüllten Tiegel auf eine höhere Temperatur, damit die Gasblasen im Glas aufsteigen. Ist das Glas zähflüssig, nimmt der Greifarm den Tiegel heraus, füllt das Glas in eine Form und stellt diese in einen Entspannungsofen. Hier erkaltet das Glas langsam und kontrolliert von 600 bis 800 Grad Celsius auf Raumtemperatur.

Ein weiteres zentrales Element der Anlage ist die Charakterisierungseinheit: Sie erfolgt nach dem thermooptischen Messprinzip. Dabei wird durch zwei Messfenster der Schattenwurf der Probe im Gegenlicht von einer CCD-Kamera aufgezeichnet. Aus den Konturänderungen lassen sich thermische Eigenschaften wie Probenvolumen, Halb-kugelpunkt und Benetzungswinkel bestimmen. Diese Untersuchungseinheit misst, wie zähflüssig die Schmelze ist, ob und wie sie auskristallisiert und Metalle benetzt. Sie kann unabhängig von der Glas-Screening-Anlage eingesetzt werden. Auch die Fähigkeit des Glases, Wärme zu leiten, ermittelt und dokumentiert die Anlage. Auf der Messe productronica vom 15. bis 18. November 2011 in München stellen die Forscher den Roboter vor.

Birgit Niesing | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.isc.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Starker Auftritt von dormakaba auf der Messe Security Essen 2016
11.10.2016 | Kaba GmbH

nachricht Solarkollektoren aus Ultrahochleistungsbeton verbinden Energieeffizienz und Ästhetik
16.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

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