Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kurzer Prozess im kalten Ofen

28.03.2006


Neuartiges Mikrowellensystem HEPHAISTOS aus dem Forschungszentrum Karlsruhe revolutioniert die Herstellung von Verbundwerkstoffen


Blick in das Innere der HEPHAISTOS-Großanlage, einem sechseckigen Mikrowellenofen zur Herstellung kohlefaserverstärkter Verbundwerkstoffe. Foto: Forschungszentrum Karlsruhe


Ein in HEPHAISTOS erzeugter kohlefaserverstärkter Verbundwerkstoff trägt das Logo des Forschungszentrums Karlsruhe. Foto: Forschungszentrum Karlsruhe



Kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe werden wegen ihres hohen Leichtbaupotenzials zunehmend in der Luft- und Raumfahrttechnik sowie im Fahrzeugbau eingesetzt. Bisher mussten diese Verbundwerkstoffe unter hohem Druck in schweren Industrieöfen ausgehärtet werden. Das neue modulare Mikrowellensystem HEPHAISTOS aus dem Forschungszentrum Karlsruhe ermöglicht nun die druckfreie und energiesparende Herstellung von Bauteilen aller Größen. Dieses weltweit erste Industriesystem für die Mikrowellenaushärtung von Verbundwerkstoffen wird auf der internationalen Messe "JEC Composites Show" in Paris vom 28. bis 30. März 2006 präsentiert.



Wissenschaftler des Forschungszentrums Karlsruhe haben im Rahmen eines Technologietransferprojektes eine neue Generation von Industriesystemen für die Wärmetechnik entwickelt. Herzstück der Systeme ist ein sechseckiger Mikrowellenofen, dessen Geometrie eine gleichmäßige Verteilung der Mikrowellen ermöglicht. Damit lassen sich insbesondere kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe (CFK) wesentlich einfacher als mit bisherigen Methoden herstellen. Die neuen Systeme werden zukünftig von der Firma Vötsch Industrietechnik in Reiskirchen produziert.

"Diese neuen Systeme stellen einen großen Schritt für die Verbundwerkstoff-Fertigung dar und werden die industrielle Wärmetechnik revolutionieren", freut sich Reiner Wiesehöfer, Leiter Wärmetechnik der Firma Vötsch. "Sie ermöglichen eine schnellere, effizientere und damit preiswertere Produktion von Verbundwerkstoffen." Kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe (CFK) werden aufgrund ihres hohen Leichtbaupotenzials in der Luft- und Raumfahrttechnik sowie zunehmend beim Fahrzeugbau eingesetzt. Die neuen modularen Mikrowellen-Systeme der HEPHAISTOS-Serie können vom Labormaßstab bis zur Großanlage der Luftfahrtindustrie realisiert werden. Die Produktlinie ist benannt nach dem griechischen Gott des Feuers und Handwerks - der Name setzt sich dabei aus den Buchstaben für High Electromagnetic Power Heating Automated Injected STructures Oven System zusammen.

CFK-Verbundwerkstoffe werden heute noch in schweren Industrieöfen bei hohem Druck ausgehärtet. Die international patentierten HEPHAISTOS-Systeme arbeiten dagegen grundsätzlich ohne zusätzlichen Druck und erwärmen dabei trägheitslos nur das aufgebaute Bauteil selber - der Ofen wird nicht mehr aktiv geheizt. Damit kann mit einem geringen Energieverbrauch eine hohe Heizrate in dem Bauteil direkt durch die Mikrowelle erzeugt werden. Zudem erschließen sich neu entwickelte kostengünstigere Verfahren, um Harz als Klebstoff zwischen trockene Kohlefasern zu injizieren.

"Wir mussten zunächst lernen, wie gleichmäßige Mikrowellenverteilungen überhaupt erzeugt werden können. In der Küchenmikrowelle gleicht man die Inhomogenitäten durch Drehung des Gargutes aus - wir haben das Problem über eine sechseckige Form der Prozesskammer gelöst", erläutert Dr. Lambert Feher, Leiter der Abteilung Industrielle Mikrowellentechnik im Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik des Forschungszentrums Karlsruhe. "Inzwischen können wir die Felder sogar computergesteuert durch beliebige Abschnitte der Prozesskammer und des Bauteils strömen lassen, ohne dass wir ein bewegliches Teil brauchen. Die ’Blitzlichtgewitter’, die entstehen, wenn man beispielsweise eine metallische Gabel in die Küchenmikrowelle legt, gehören in diesem System der Vergangenheit an." Die gleichmäßigen Felder ermöglichen die Verwendung von metallischen Tischen oder Werkzeugen, wie sie heute in der Luftfahrt bei der Produktion von CFK-Strukturen verwendet werden, innerhalb von HEPHAISTOS. Auch die Übertragungstechnik der Mikrowellen wurde komplett im Forschungszentrum entwickelt und gebaut. Daraus folgte sowohl eine deutliche Kostensenkung der erforderlichen Mikrowellenkomponenten, als auch eine Steigerung der Energieeffizienz, um Mikrowellenleistung möglichst verlustfrei von der Erzeugung zum Verbraucher zu transportieren.

Die HEPHAISTOS Mikrowellentechnik wurde seit 2003 in einem Technologietransferprojekt mit der Vötsch Industrietechnik sowie den Partnern Institut für Flugzeugbau (IFB) an der Universität Stuttgart und dem Composite Research Center der EADS in München entwickelt. Eine Großanlage HEPHAISTOS-CA2 wird in Kürze an die Universität Stuttgart zur Integration in die weltweit modernste Fertigungsstraße für CFK-Strukturen ausgeliefert.

Das Forschungszentrum Karlsruhe und Vötsch Industrietechnik werden auf der Messe "JEC Composites Show" für Verbundwerkstoffe vom 28.-30. März 2006 in Paris Fachbesuchern aus aller Welt erstmals eine HEPHAISTOS-CA1 Kompaktanlage, sowie große mikrowellenausgehärtete CFK-Strukturen präsentieren. Auf 35500 Quadratmetern Fläche stellen bei der JEC über 900 Firmen in den Bereichen Materialien, Verfahren und Anwendungen der Bau-, Automobil- Luftfahrt- und Schifffahrtsindustrie aus.

Das Forschungszentrum Karlsruhe ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, die mit ihren 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,1 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands ist. Die insgesamt 24000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Dr. Joachim Hoffmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzk.de

Weitere Berichte zu: Bauteil HEPHAISTOS Luft- und Raumfahrt Verbundwerkstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Granulare Materie blitzschnell im Bild
21.09.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Sprühtrocknung: Wirkstoffe passgenau verkapseln
01.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Die schnellste lichtgetriebene Stromquelle der Welt

Die Stromregelung ist eine der wichtigsten Komponenten moderner Elektronik, denn über schnell angesteuerte Elektronenströme werden Daten und Signale übertragen. Die Ansprüche an die Schnelligkeit der Datenübertragung wachsen dabei beständig. In eine ganz neue Dimension der schnellen Stromregelung sind nun Wissenschaftler der Lehrstühle für Laserphysik und Angewandte Physik an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) vorgedrungen. Ihnen ist es gelungen, im „Wundermaterial“ Graphen Elektronenströme innerhalb von einer Femtosekunde in die gewünschte Richtung zu lenken – eine Femtosekunde entspricht dabei dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde.

Der Trick: die Elektronen werden von einer einzigen Schwingung eines Lichtpulses angetrieben. Damit können sie den Vorgang um mehr als das Tausendfache im...

Im Focus: The fastest light-driven current source

Controlling electronic current is essential to modern electronics, as data and signals are transferred by streams of electrons which are controlled at high speed. Demands on transmission speeds are also increasing as technology develops. Scientists from the Chair of Laser Physics and the Chair of Applied Physics at Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) have succeeded in switching on a current with a desired direction in graphene using a single laser pulse within a femtosecond ¬¬ – a femtosecond corresponds to the millionth part of a billionth of a second. This is more than a thousand times faster compared to the most efficient transistors today.

Graphene is up to the job

Im Focus: LaserTAB: Effizientere und präzisere Kontakte dank Roboter-Kollaboration

Auf der diesjährigen productronica in München stellt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT das Laser-Based Tape-Automated Bonding, kurz LaserTAB, vor: Die Aachener Experten zeigen, wie sich dank neuer Optik und Roboter-Unterstützung Batteriezellen und Leistungselektronik effizienter und präziser als bisher lasermikroschweißen lassen.

Auf eine geschickte Kombination von Roboter-Einsatz, Laserscanner mit selbstentwickelter neuer Optik und Prozessüberwachung setzt das Fraunhofer ILT aus Aachen.

Im Focus: LaserTAB: More efficient and precise contacts thanks to human-robot collaboration

At the productronica trade fair in Munich this November, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be presenting Laser-Based Tape-Automated Bonding, LaserTAB for short. The experts from Aachen will be demonstrating how new battery cells and power electronics can be micro-welded more efficiently and precisely than ever before thanks to new optics and robot support.

Fraunhofer ILT from Aachen relies on a clever combination of robotics and a laser scanner with new optics as well as process monitoring, which it has developed...

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Im Spannungsfeld von Biologie und Modellierung

26.09.2017 | Veranstaltungen

Archaeopteryx, Klimawandel und Zugvögel: Deutsche Ornithologen-Gesellschaft tagt an der Uni Halle

26.09.2017 | Veranstaltungen

Unsere Arbeitswelt von morgen – Polarisierendes Thema beim 7. Unternehmertag der HNEE

26.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Europas erste Testumgebung für selbstfahrende Züge entsteht im Burgenland

26.09.2017 | Verkehr Logistik

Nerven steuern die Bakterienbesiedlung des Körpers

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mit künstlicher Intelligenz zum chemischen Fingerabdruck

26.09.2017 | Biowissenschaften Chemie