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 Fraunhofer FHR präsentiert Hochfrequenztechnologie für autonomes Fahren auf dem VDI Kongress ELIV 2019 in Bonn
14.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR

nachricht IVAM-Produktmarkt auf der COMPAMED 2019: Keine Digitalisierung in der Medizintechnik ohne Mikrotechnologien
11.10.2019 | IVAM Fachverband für Mikrotechnik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Im Focus: An ultrafast glimpse of the photochemistry of the atmosphere

Researchers at Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) in Munich have explored the initial consequences of the interaction of light with molecules on the surface of nanoscopic aerosols.

The nanocosmos is constantly in motion. All natural processes are ultimately determined by the interplay between radiation and matter. Light strikes particles...

Im Focus: Shaping nanoparticles for improved quantum information technology

Particles that are mere nanometers in size are at the forefront of scientific research today. They come in many different shapes: rods, spheres, cubes, vesicles, S-shaped worms and even donut-like rings. What makes them worthy of scientific study is that, being so tiny, they exhibit quantum mechanical properties not possible with larger objects.

Researchers at the Center for Nanoscale Materials (CNM), a U.S. Department of Energy (DOE) Office of Science User Facility located at DOE's Argonne National...

Im Focus: Neuer Werkstoff für den Bootsbau

Um die Entwicklung eines Leichtbaukonzepts für Sportboote und Yachten geht es in einem Forschungsprojekt der Technischen Hochschule Mittelhessen. Prof. Dr. Stephan Marzi vom Gießener Institut für Mechanik und Materialforschung arbeitet dabei mit dem Bootsbauer Krake Catamarane aus dem thüringischen Apolda zusammen. Internationale Kooperationspartner sind Prof. Anders Biel von der schwedischen Universität Karlstad und die Firma Lamera aus Göteborg. Den Projektbeitrag der THM fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand mit 190.000 Euro.

Im modernen Bootsbau verwenden die Hersteller als Grundmaterial vorwiegend Duroplasten wie zum Beispiel glasfaserverstärkten Kunststoff. Das Material ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

Bauingenieure im Dialog 2019: Vorträge stellen spannende Projekte aus dem Spezialtiefbau vor

15.10.2019 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2019

14.10.2019 | Veranstaltungen

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

Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

15.10.2019 | Physik Astronomie

Immer im richtigen Takt: Ultrakurze Lichtblitze unter optischer Kontrolle

15.10.2019 | Physik Astronomie

„Tanzmuster“ von Skyrmionen vermessen

15.10.2019 | Physik Astronomie

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