Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nachgiebige Materialien mit Durchschlagskraft

28.10.2013
Das junge Empa-Spin-off «Monolitix AG» hat sich auf nachgiebige Mechanismen spezialisiert.

Diese sind reibungs- und verschleissfrei und ausserdem leichter, hygienischer und günstiger als herkömmliche Gelenkmechanismen. Die Einsatzmöglichkeiten in verschiedensten Gebieten sind enorm. Mit ihren ersten Produkten machen sich die Jungunternehmer nun daran, den Markt zu erobern.


Eine monolithische Gelenkkonstruktion ist im Entwurf komplexer, bietet aber im Betrieb zahlreiche Vorteile.

Gegenstände mit Gelenken umgeben uns von früh bis spät. «Wir begegnen ihnen in tausenderlei Formen», erklärt Flavio Campanile, Luftfahrtingenieur und Verwaltungsratspräsident des Empa-Spin-offs Monolitix.

«Ohne Gelenke wäre alles starr: Das Auto liesse sich nicht lenken, die Bremse am Velo sich nicht betätigen.» Der «Trick»: Anstatt die für einen Mechanismus erforderliche Bewegung durch klassische Lager und Gelenke zu ermöglichen, wird bei den so genannten Festkörpermechanismen bewusst auf diese Elemente verzichtet. Stattdessen wird das Material kontrolliert und reversibel verformt. Bildlich gesprochen: Anstelle einer Greifzange aus mehreren Teilen, die das traditionelle Gelenkprinzip verkörpert, rückt Campanile eine Pinzette aus einem einzigen, elastisch verformbaren Bauteil ins Zentrum.

Monolithische Systeme mit vielen Vorteilen

«Die Vorteile von monolithischen Systemen liegen auf der Hand», erläutert Campanile: Gelenklose Mechanismen sind reibungs- und verschleiss- und daher auch wartungsfrei. Das kann die laufenden Kosten von Maschinen und Instrumenten drastisch reduzieren. Bei hohen hygienischen Anforderungen, wie etwa in der Medizintechnik oder in der Lebensmittelindustrie, sind sie von Vorteil, weil sie leichter gereinigt und sterilisiert werden können. Zudem können bei Festkörpermechanismen die Montagekosten drastisch reduziert werden oder gar ganz entfallen. Das führt zu wesentlich günstigeren Produktionsprozessen.

Und schliesslich können nachgiebige Mechanismen auch Funktionen erfüllen, die mit konventionellen Systemen nicht denkbar sind: Flugzeugflügel beispielsweise, deren Geometrie sich – wie die Vorbilder in der Natur – kontinuierlich verändern und die Nutzung der aerodynamischen Kräfte optimieren. Denkbar sind auch Heckspoiler für Formel-1-Boliden, die bei gleichem Widerstand höheren Abtrieb generieren und dadurch dafür sorgen, dass das Fahrzeug mit höherer Kurvengeschwindigkeit unterwegs ist. Nachgiebige Konzepte eignen sich auch hervorragend für Rotorenblätter an schwer zugänglichen Windrädern oder für Wälz- und Gleitlager in Solarkraftwerken, die Schlamm, Sand oder Staub ausgesetzt sind und unter Extrembedingungen funktionieren müssen.

Als Campaniles Doktoranden René Jähne und Alexander Hasse an der ETH Zürich sich mit dem Thema befassten, nahm die Geschäftsidee Konturen an. Während der Dissertationen entstanden erste Prototypen für die Medizintechnik. Die Ideen sprudelten nur so. Über Jahre hinweg forschte das Dreierteam an der Empa in der Abteilung «Mechanics for Modelling and Simulation» und entwickelte dabei Verfahren zur Analyse von flexiblen Elementen und deren Verformungen sowie Algorithmen für die Formoptimierung. Ihre Ergebnisse sind in Softwaremodule, Datenbanken und Patente eingeflossen. Die Zeit, eine eigene Firma zu gründen, kam 2010.

Greifsysteme im Katalog und innovative Ideen aus der Profischmiede
Schon bevor sie ins glaTec, das Gründerzentrum der Empa in Dübendorf, einzogen, konnten sie ihren ersten Kunden vorweisen: Backwarenhersteller HUG verwendet ihre Robotergreifer, um kleine Mürbeteig-Tortenböden sorgfältig, schnell und hygienisch vom Produktionsband zu nehmen und in die Verpackung zu legen. Für Campanile und Co. besteht die Aufgabe darin, mit ihren zahlreichen Ideen neue Kunden zu begeistern und sie dafür zu gewinnen, gemeinsam neuartige Produkte zu entwickeln.

Der Leiter der Produkteentwicklung von Monolitix, René Jähne, erklärt: «Für uns als kleine Firma wäre es zu teuer, im Alleingang komplexe Produkte für einen bestimmten Markt zu entwickeln und zu vertreiben.» Sie bieten zwar eine kleine, aber feine Serie von Greifsystemen per Katalog an. Viel mehr Erfolg verspricht er sich jedoch davon, aktiv auf Hersteller von Maschinenbauteilen, Werkzeugen und Instrumenten zuzugehen. Jähne: «So lernen wir bei jedem Projekt, die Bedürfnisse einzelner Partner und deren Märkte besser kennen.» In den Gesprächen erhalten die Kunden im Gegenzug Einblick in die Ingenieursarbeit von Monolitix. Dabei wird schnell klar: Der Entwurf eines nachgiebigen Systems kann letztlich nur multidisziplinär und mit viel Knowhow entstehen.

Die neue Technologie sei gefragt, stellen die Gründer stolz fest, und verweisen darauf, dass Monolitix finanziell bereits auf eigenen Beinen steht. Was eher ungewöhnlich ist für ein so junges Unternehmen. Gemäss Businessplan soll Monolitix innerhalb der nächsten fünf Jahre zu einem KMU mit rund 40 Angestellten wachsen. Wenn sich die Dinge so rasant weiterentwickeln wie bisher, ein durchaus realistisches Ziel.

Weitere Informationen
Dr. René Jähne, Monolitix AG, Tel. +41 58 765 40 59, rene.jaehne@empa.ch
Dr. Flavio Campanile, Monolitix AG und Empa, Center of solid-state kinematics and actuation,

Tel. +41 58 765 57 03, flavio.campanile@empa.ch

Redaktion / Medienkontakt
Martina Peter, Empa, Kommunikation, +41 58 765 49 87, redaktion@empa.ch

Cornelia Zogg | EMPA
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch/plugin/template/empa/3/141468/---/l=1

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Innovative Materialien und Bauelemente für die Terahertz-Elektronik
02.04.2020 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Wie man Schmutz einfach entfernt
02.04.2020 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

Wassertropfen, die auf Oberflächen fallen oder über sie gleiten, können Spuren elektrischer Ladung hinterlassen, so dass sich die Tropfen selbst aufladen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben dieses Phänomen, das uns auch in unserem Alltag begleitet, nun detailliert untersucht. Sie entwickelten eine Methode zur Quantifizierung der Ladungserzeugung und entwickelten zusätzlich ein theoretisches Modell zum besseren Verständnis. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte der beobachtete Effekt eine Möglichkeit zur Energieerzeugung und ein wichtiger Baustein zum Verständnis der Reibungselektrizität sein.

Wassertropfen, die über nicht leitende Oberflächen gleiten, sind überall in unserem Leben zu finden: Vom Tropfen einer Kaffeemaschine über eine Dusche bis hin...

Im Focus: Harnessing the rain for hydrovoltaics

Drops of water falling on or sliding over surfaces may leave behind traces of electrical charge, causing the drops to charge themselves. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz have now begun a detailed investigation into this phenomenon that accompanies us in every-day life. They developed a method to quantify the charge generation and additionally created a theoretical model to aid understanding. According to the scientists, the observed effect could be a source of generated power and an important building block for understanding frictional electricity.

Water drops sliding over non-conducting surfaces can be found everywhere in our lives: From the dripping of a coffee machine, to a rinse in the shower, to an...

Im Focus: Quantenimaging: Unsichtbares sichtbar machen

Verschränkte Lichtteilchen lassen sich nutzen, um Bildgebungs- und Messverfahren zu verbessern. Ein Forscherteam am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena hat eine Quantenimaging-Lösung entwickelt, die in extremen Spektralbereichen und mit weniger Licht genaueste Einblicke in Gewebeproben ermöglichen kann.

Optische Analyseverfahren wie Mikroskopie und Spektroskopie sind in sichtbaren Wellenlängenbereichen schon äußerst effizient. Doch im Infrarot- oder...

Im Focus: Sensationsfund: Spuren eines Regenwaldes in der Westantarktis

90 Millionen Jahre alter Waldboden belegt unerwartet warmes Südpol-Klima in der Kreidezeit

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Geowissenschaftlern des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)...

Im Focus: A sensational discovery: Traces of rainforests in West Antarctica

90 million-year-old forest soil provides unexpected evidence for exceptionally warm climate near the South Pole in the Cretaceous

An international team of researchers led by geoscientists from the Alfred Wegener Institute, Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) have now...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste SARS-CoV-2-Genome aus Österreich veröffentlicht

03.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

Projekt »Lade-PV« gestartet: Fahrzeugintegrierte PV für Elektro-Nutzfahrzeuge

03.04.2020 | Energie und Elektrotechnik

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics