Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zusätze entscheidend: Optimierte Materialien für die Photonik

10.02.2015

Das Smartphone als Gesundheitsmonitor, 3D-Druck für Jedermann oder energieeffizientere Autos: Photonische Produktionsabläufe werden immer wichtiger. Umso erstaunlicher, dass sich viele der verwendeten Materialien kaum für die Laseranwendung eignen oder dafür optimiert sind. Wie Materialien für die photonische Prozessierbarkeit besser adaptiert werden können, zeigt eine Studie unter der Leitung von Dr. Bilal Gökce von der Universität Duisburg-Essen (UDE). Der viel versprechende Lösungsansatz wurde jetzt in der führenden Fachzeitschrift für Optische Technologien abgedruckt.

Das Herstellen individueller und komplexer Produkte, nur einen Knopfdruck entfernt – möglich ist dies durch die geschickte Verkettung photonischer Fertigungsprozesse. Hier sind Design, Konstruktion, Materialauswahl und Produktionsabläufe als ein ganzheitliches System auf die optische Fertigung ausgerichtet. Damit soll der zunehmenden Bauteilkomplexität durch individuelle Produkte zu marktfähig hergestellten Preisen begegnet werden. Gökce: „Meist bleibt es jedoch beim Wunschdenken, denn das enorme Potenzial photonischer Fertigungsverfahren wurde bisher nicht ausgeschöpft.“


Kombination von Mikropulvern mit Nanopartikeln für die fügende, insbesondere generative Laserfertigung

Universität Duisburg-Essen

Der Grund: viele verfügbare Materialien sind noch unzulänglich für die heutzutage geforderten Bearbeitungsaufgaben. Eine bundesweite Wissenschaftlergruppe zeigt nun auf, wie Materialien an die zunehmend verbreiteten photonischen Produktionsprozesse und spezifischen Wechselwirkungen angepasst werden können.

Lasergestützte Verfahren gehören zu den wichtigsten Produktionsverfahren der Zukunft, sowohl wegen ihres Durchsatzes als auch wegen ihrer Präzision. „Voraussetzung ist, dass Metalle, Polymere und deren Kompositmaterialien gezielt verändert werden. Zumindest kann es sie wesentlich verbessern“, davon ist Prof. Dr.-Ing. Stephan Barcikowski vom Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE) überzeugt.

Einen Lösungsansatz sieht Dr. Gökce in der generativen Fertigung: Hierbei werden meistens pulverförmige oder seltener auch drahtförmige Zusatzwerkstoffe verwendet. Betrachtet man alle relevanten Prozessparameter eines generativen Fertigungsprozesses, so ist der Zusatzwerkstoff der wichtigste Prozessparameter. Der Anwender kann ihn nur im Rahmen der marktverfügbaren Lösungen beeinflussen. Er ist jedoch ausschlaggebend für die Eigenschaften und Qualität des generativ gefertigten Bauteils.

Ein eher einfacher aber wirksamer Ansatz zur Anpassung von verschiedenen Materialklassen an die photonische Bearbeitung ist das Additivieren mit Nanopartikeln. Für pulverförmige Ausgangsmaterialien kann dies durch Mischen von Mikropulvern mit flüssigen Nanopartikel-Suspensionen erreicht werden. Beispiele zeigen, dass Metalle, Keramiken und Polymere für zugesetzte Nanopartikel zugänglich sind. Gökce: „Hier ist ein großes Potential für die verbesserte Prozessierbarkeit von Materialien. Attraktiv ist der Ansatz auch deshalb, weil eine hohe Bandbreite kommerzieller Rohpulver verwendet werden kann.“

Auch verzweigte Makromoleküle scheinen für photonische Prozesse attraktiv: Neue Werkstoffe mit geeigneten Funktionseigenschaften wie optische Lichtleiter, leitfähige Materialien oder Biohybridmaterialien können in mikroskaligen Bauteilen die Bandbreite der Anwendung erweitern. Für das selektive Laserschmelzen von funktionalen Polymer-Nanokompositen bieten Nano-Füllstoffe dabei die Möglichkeit, die Bauteileigenschaften und die thermische Stabilität der polymeren Ausgangstoffe zu verbessern. Zudem können Funktionen wie Leitfähigkeit, magnetische oder auch bestimmte optische Eigenschaften in das polymere Material eingebracht werden.

Ein hohes Potenzial bietet auch hier bietet die Nutzung von verzweigten Polymerarchitekturen als Additive und Blendkomponenten zur Fließverbesserung, thermischen Stabilisierung und verbesserten Wechselwirkung mit nanoskaligen Füllstoffen. Neuartige Materialien führen deshalb zu besonderen Funktionalitäten des Endprodukts in laserbasierten Produktionsverfahren. Die vollständig beschriebenen Lösungsansätze mit Beiträgen aus den Universitäten Aachen, Bremen, Bochum, Dresden und Hannover sind nachzulesen in: Photonik – Fachzeitschrift für Optische Technologien, 1.2015, 47, 24–28 (2015). Photonik ist die auflagenstärkste deutschsprachige Fachzeitschrift für Optische Technologien.

Weitere Informationen: Dr. Bilal Gökce, Tel. 0201/ 183–3146, bilal.goekce@uni-due.de
Redaktion: Steffi Nickol, Tel. 0203/379–8177, steffi.nickol@uni-due.de

Weitere Informationen:

http://www.photonik.de/pl/11/3/0/1193/prozessadaptierte-materialien-fuer-die-pho...
http://www.uni-due.de/barcikowski

Beate Kostka | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Innovation macht 3D-Drucker für kleinere und mittlere Unternehmen rentabel
24.03.2017 | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

nachricht Neues energieeffizientes Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofffasern
13.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise