Materialwissenschaften

Weiterentwicklung der Reynoldsgleichung mit einem nichtlinearem Wandschlupfgesetz. Viele tribologische Systeme werden aus Effizienzgründen an ihren Belastungsgrenzen betrieben. Schmierspalte werden enger, Schmierfilme müssen größeren Belastungen standhalten. Für das zuverlässige Design solcher Systeme sind Entwicklung und Konstruktion auf präzise Berechnungsmethoden angewiesen. Bei der sogenannten Grenzschmierung versagen jedoch konventionelle Berechnungsansätze. Forschende am Fraunhofer IWM in Freiburg gelang es, die Mechanismen der Grenzschmierung aufzuklären und vorhersagbar zu machen. Damit eröffnen sie neue Gestaltungsmöglichkeiten für Hochleistungs-Tribosysteme. Ihren bahnbrechenden Ansatz stellen sie in einem renommierten Fachjournal…

Forschungsteam findet neue Details zu einem vielversprechenden Phänomen. Wer einen Eisennagel magnetisieren will, muss einfach mit einem Stabmagneten mehrmals über dessen Oberfläche streichen. Doch es gibt auch eine ungewöhnlichere Methode: Dass sich eine bestimmte Eisenlegierung mit ultrakurzen Laserpulsen magnetisieren lässt, entdeckte ein Team unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) bereits vor einiger Zeit. Die Forscher*innen haben diesen Prozess nun unter Beteiligung des Laserinstituts Hochschule Mittweida (LHM) eingehender untersucht und festgestellt, dass das Phänomen auch bei einer anderen Materialklasse auftritt. Die…

Schweißen thermoplastischer Flugzeugrumpfstrukturen. Erfolgreiches »MFFD«-Stakeholder-Event in Stade mit wegweisenden Ergebnissen für die automatisierte Montage thermoplastischer Flugzeugrumpfstrukturen. Am 28. November 2023 fand ein Stakeholder-Event mit etwa 100 Teilnehmenden im Kontext des »Multi Functional Fuselage Demonstrator« (»MFFD«) am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM im Forschungszentrum CFK NORD in Stade statt. Unter Beteiligung der europäischen Projektpartner wurde ein umfassender Überblick zum aktuellen Status des Demonstrators geboten. Besonderes Augenmerk lag dabei auf dem fortschrittlichen Montageprozess mittels thermoplastischer Schweißverfahren sowie der Vorstellung der…

Der Markt für E-Autos wächst rapide und damit der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien (LIB). Auch deren Recycling ist ein wichtiger Baustein im Produktionskreislauf. Aktuelle Verfahren zerlegen die aktiven Batteriematerialien in ihre molekularen Bestandteile – unter hohem Energie- und Chemikalieneinsatz. In einem groß angelegten Verbundprojekt entwickeln daher Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und Partner aus Industrieunternehmen eine vollständige Prozesskette, um gebrauchte Batterien effizienter zu verwerten, in dem sie die aktiven Komponenten funktionserhaltend zurückgewinnen. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt mit knapp…

… überwachen Bodentemperatur mithilfe von Drohnen. Sie sehen aus und funktionieren wie Ahornsamen und können wichtige Umweltparameter ohne Strom oder umweltschädliche Komponenten messen. Die „Acer I-Seed“ genannten Sensoren aus dem 3D-Drucker bestehen aus biokompatiblem und kompostierbarem Material und wurden am Istituto Italiano di Tecnologia in Genua in Zusammenarbeit mit dem Saarbrücker INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien entwickelt. Das Projekt I-Seed wird aus EU-Mitteln gefördert und vom IIT koordiniert. Die Forschungsergebnisse sind in der neuesten Ausgabe des Journals „Science Advances“…

Durch eine geschickte Kombination verschiedener Materialien lässt sich die Abwärme von technischen Geräten zum Rechnen nutzen. Das zeigen Physiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Central South University in China anhand von umfangreichen Berechnungen und Simulationen. Mit dem neuen Ansatz lassen sich Wärmesignale gezielt steuern und für den Einsatz in energieschonender Datenverarbeitung verstärken. Über diese Forschungsergebnisse berichtet das Team im Fachjournal “Advanced Electronic Materials”. Durch alle technischen Geräte fließt elektrischer Strom. Dabei entsteht Wärme und Energie geht verloren. “Seit Jahrzehnten…

Die additive Fertigung hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte in der Produktionsindustrie gemacht. Bauteile können schichtweise erstellt werden, was zu einzigartigen Materialeigenschaften führt. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat jetzt erstmals Referenzdaten zu additiv gefertigten Werkstoffen aus Titan, Nickel und einem nichtrostenden Stahl veröffentlicht. Mit ihnen lässt sich die Qualität und Sicherheit von Bauteilen gewährleisten und die Materialentwicklung im 3D-Druck vorantreiben. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik ist die Sicherheit der Materialien von…

… durch PeelPLAS®-Trennfolie aus dem Fraunhofer IFAM. Erfolgreicher Abschluss des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Verbundprojekts »Optimierte Rotorblattfertigung durch trennmittelfreie Prozess- und Materialsysteme« – »OptiBlade«. Durch die Entwicklung trennmittelfreier Prozess- und Materialsysteme im Teilprojekt »Trennfolientechnologie zur optimierten Rotorblattfertigung« des Verbundprojekts »OptiBlade« gelang es den Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM gemeinsam mit ihren Partnern Olin Blue Cube Germany sowie Infiana Germany, die Rotorblattfertigung für Windenergieanlagen zu optimieren und dadurch die Voraussetzung zu schaffen, deren…

Wie mittels der Röntgendiffraktometrie ein Einblick in die Welt der Atome ermöglicht wird Am 08. November vor über einem Jahrhundert kam Wilhelm Conrad Röntgen der Röntgenstrahlung auf die Spur – eine Entdeckung, die die Welt für immer veränderte und heute aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken ist. In der Materialforschung gewährt sie Einblicke in das Innenleben von Werkstoffen sowie Bauteilen und hilft, das komplexe Gefüge von Substanzen zu entschlüsseln, ohne sie zu beeinträchtigen. Auch am Institut für Materialforschung der Hochschule…

… für extreme Langlebigkeit von Photovoltaik-Modulen. Für die Zuverlässigkeit eines Solarmoduls spielen die Qualität und die Verarbeitung der Verkapselungs- und Rückseitenfolien eine bedeutende Rolle. Nur wenn die Qualität, Verarbeitung und Kompatibilität der Folien stimmen, ist ein Schutz der verschalteten Solarzellen vor Umwelteinflüssen gewährleistet und das Modul für Jahrzehnte einsatzbereit. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP untersucht zusammen mit Partnern neuartige Verkapselungs- und Rückseitenfolien für PV-Module, die eine Lebensdauer von mindestens 40 Jahren vorweisen sollen. Die polymeren Verkapselungs- und Rückseitenfolien in Solarmodulen…

Forschende sind mit Hochdruck auf der Suche nach neuen Materialien für zukünftige Technologien, von denen etwa die Energiewende abhängt – beispielsweise als Elektrokatalysatoren. Aufgrund ihrer vielseitigen Eigenschaften sind dafür vor allem solche Materialien interessant, die aus fünf oder mehr Elementen bestehen. Bei etwa 50 nutzbaren Elementen des Periodensystems ergibt sich eine schier unendliche Fülle möglicher Materialien. Felix Thelen vom Lehrstuhl Neue Materialien und Grenzflächen der Ruhr-Universität Bochum unter Leitung von Prof. Dr. Alfred Ludwig hat einen Algorithmus entwickelt, der die…

In modernen Autos werden für Kameras, Sensoren und immer mehr hilfreichem Komfort inzwischen weit mehr als 2.000 Steckverbindungen verbaut. Diese Kontakte sollten auch bei Kälte und Nässe oder durch Vibrationen ausdauernd und ohne kleinste Unterbrechung funktionieren. Dazu hat der Materialforscher Frank Mücklich ein Laserverfahren entwickelt, das die Oberflächen der elektrischen Kontakte wesentlich stabiler und verlustärmer macht. Dafür wurde der Saarbrücker Professor jetzt mit dem Albert-Keil-Preis des Verbandes der Elektrotechnik (VDE) ausgezeichnet, der für herausragende Verdienste auf dem Gebiet der elektrischen…

Die anhaltende Energiekrise bringt das Bäckerhandwerk mehr und mehr an seine Grenzen. Allerorts müssen Bäckereien schließen, weil sie die stark gestiegenen Kosten für Strom und Gas nicht mehr aufbringen können. Der Einsatz energieeffizienter Backöfen und die Optimierung der Produktionsprozesse sind wichtige Bausteine, die helfen, Energie einzusparen. Forscher des Fraunhofer-Anwendungszentrums für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg haben jetzt einen weiteren wirksamen Baustein entwickelt: eine textile Backunterlage. In Bäckereien werden standardmäßig Bleche als Unterlage für die Backware in Kombination mit Backpapier oder…

Neuartiges ferroelektrisches Material ermöglicht kleinere und bessere Halbleiterbauteile für die Mikroelektronik. In der Entwicklung und Strukturierung von neuen Materialien für Halbleiter-Bauteile der nächsten Generation, wie neuartige Speicherzellen, haben Materialforschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und des Fraunhofer-Instituts für Siliziumtechnologie in Itzehoe (ISIT) eine weitere Hürde genommen. Sie konnten zeigen, dass sich ferroelektrisches Aluminium-Scandium-Nitrid auf wenige Nanometer herunterskalieren lässt und verschiedene Zustände speichern kann, sich also als Nanoschalter eignet. Außerdem erwies es sich als besonders stabiles und leistungsfähiges Halbleitermaterial für aktuelle…

Eine Gemeinschaftsstudie der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), der Technischen Universität Clausthal und der Hochschule Aalen, die heute in der angesehenen Fachzeitschrift Springer Nature Scientific Reports veröffentlicht wurde, offenbart faszinierende Perspektiven: Mithilfe innovativer 3D-Drucktechnologie und Mondstaub könnte die Errichtung von Straßen und Landeplätzen auf dem Erdtrabanten in greifbare Nähe rücken. Dies eröffnet ungeahnte Möglichkeiten für den Aufbau zukünftiger Mondbasen. Mondstaub stellt, wenn aufgewirbelt, eine erhebliche Herausforderung für Mondmissionen dar: Aufgrund der geringen Schwerkraft auf dem Erdtrabanten neigt er dazu,…

… ersetzt per- und polyfluorierte Chemikalien (PFAS) auf Alltagsprodukten. Ob Pfannen, Schneidwaren oder Verpackung – per- und polyfluorierte Chemikalien (PFAS) werden seit Jahren in verschiedensten Alltagsprodukten und Prozessen zur Beschichtung eingesetzt. Aufgrund bekannter Risiken dieser Substanzen für Mensch und Umwelt wird ein zumindest teilweises Verbot für die Herstellung und Verwendung von PFAS in naher Zukunft erwartet. Der Einsatz vergleichbarer Alternativen ist deshalb für zahlreiche Unternehmen essenziell. Das Fraunhofer IFAM ist spezialisiert auf fluorfreie Beschichtungen und hat mit der PLASLON®-Technologie eine…