Materialwissenschaften

Fraunhofer IWS und IAPT starten gemeinsam mit australischem RMIT Centre for Additive Manufacturing das Projekt »UltraGrain«. Ultraschall wird es in naher Zukunft ermöglichen, mit industriellen 3D-Druckern robustere, langlebigere und preiswertere Bauteile als bisher für Luft- und Raumfahrt, Werkzeugbau sowie weitere Branchen herzustellen. Um diese neue Technologie binnen drei Jahren zur Marktreife zu führen, haben sich Forschende aus Dresden, Hamburg und dem australischen Melbourne zu einem Forschungsverbund zusammengeschlossen. Ihr im Juni 2022 gestartetes Projekt UltraGrain zielt darauf ab, beim draht- und…

Gemeinsam mit Experten der EPFL und der ETH Zürich forscht ein Team der Empa an der nächsten Generation eines VR-Handschuhs, mit dem virtuelle Welten im Metaverse greifbar werden. Der Handschuh soll auf den Benutzer massgeschneidert sein und weitgehend automatisch produziert werden können – im 3D-Druckverfahren. Manchmal fallen neu entwickelte Materialien auch einem Funktionstest zum Opfer. Empa-Forscher Patrick Danner hat gerade so etwas erlebt – und dabei auch noch gefilmt. “Als ich gut 2000 Volt an die Probe angelegt habe, ist…

… zur Schwingungsminderung an Satelliten. Die hohen Kosten für Starts und die begrenzte Ladekapazität in der Raumfahrt machen einen konsequenten Einsatz von Leichtbaumaßnahmen notwendig. Oft sind Leichtbaulösungen jedoch mit Schwingungsproblemen verbunden. Vibroakustische Metamaterialien (VAMM) stellen eine innovative Maßnahme zur Minderung von Schwingungen dar und bieten Vorteile in der Beeinflussung des Schwingungsverhaltens gegenüber konventionellen Maßnahmen. Am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF wurden VAMM zur Minderung von Mikroschwingungen an optischen Geräten für Satelliten untersucht und ein Sandwich-Panel für die schwingungsarme Lagerung…

Innovation mit großem Potential für Anwendungen im Elektronikbereich. Dioden sorgen für einen gerichteten Stromfluss und sind aus der modernen Elektronik nicht mehr wegzudenken. Bisher müssen sie aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt werden. Ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) hat nun ein Material entdeckt, mit dem es möglich ist, nur durch eine einfache Temperaturänderung eine Diode zu erzeugen. Um eine Diode herzustellen, werden normalerweise zwei Halbleiter-Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammengebracht. Dabei handelt es sich üblicherweise um modifiziertes Silizium,…

Maßgeschneidertes Quantenmaterial als hocheffizienter Frequenz-Booster. Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), des Katalanischen Instituts für Nanowissenschaften und Nanotechnologie und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg hat einen Weg gefunden, Terahertz-Strahlung durch Frequenzumwandlung mit deutlich höherer Effizienz zu erzeugen als mit bisherigen Technologien. Ein speziell konstruiertes Quantenmaterialsystem dient dabei als hocheffizienter Frequenzvervielfacher. Mögliche Anwendungen reichen bis hin zum Mobilfunk der 6. Generation (6G), wie das Autorenteam in der Fachzeitschrift Light: Science & Applications berichtet (DOI: 10.1038/s41377-022-01008-y). Terahertz-Wellen sind hochfrequente elektromagnetische Wellen…

Wenn Nanoteilchen sich zusammentun. Am 21. Oktober 2022 um 9:25 Uhr startete die Forschungsrakete MAPHEUS-12 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) von der schwedischen Raketenbasis ESRANGE nahe Kiruna. Sie erreichte eine Höhe von 260 Kilometern und segelte dann an einem Fallschirm zurück zur Erde. Mit an Bord waren Gold-Nanopartikel aus dem INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken. In einem speziellen Versuchsaufbau wurde an ihnen untersucht, wie sich Partikel zusammenballen, wenn keine Schwerkraft auf sie wirkt. Seit…

Anisoprint richtet sich an der Jacobs University ein. Seit September 2022 ist das Forschungs- und Entwicklungsteam von Anisoprint, Anbieter von 3D-Drucklösungen, an der Jacobs University Bremen aktiv. Ziel ist es, Forschung und Entwicklung im Bereich der Verbundwerkstoffherstellung mit der Continuous Fiber Coextrusion (CFC)-Technologie zu fördern und eine entsprechende Forschungsumgebung auf dem Campus in Bremen zu schaffen. Nachdem die Kooperation zwischen Anisoprint und der privaten Hochschule bekannt gegeben wurde, zog das Startup-Team nach Bremen. Das Team nutzte die erste Gelegenheit sich…

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden entwickelt in einem neuen Projekt ein innovatives Gas Diffusion Layer (GDL) für mobile Brennstoffzellen, das komplett aus Metall besteht. Gemeinsam mit den Partnern der Papierfabrik Louisenthal GmbH, der balticFuelCells GmbH, der FHR Anlagebau GmbH, der Papiertechnischen Stiftung PTS sowie dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. sollen Verbesserungen sowohl in den Einsatz- als auch den Montageeigenschaften der GDL erreicht werden, aber auch in der Fertigbarkeit selbst. GDL sind…

Strukturelle Unordnung und magnetische Eigenschaften. Hochentrope Legierungen (HEAs) sind vielversprechende Materialien für Katalyse und Energiespeicherung. Gleichzeitig sind sie extrem hart, hitzebeständig und vielseitig in ihrem magnetischen Verhalten. Nun hat ein Team an BESSY II in Zusammenarbeit mit der Ruhr-Universität Bochum, der BAM, der Freien Universität Berlin und der Universität Lettland neue Erkenntnisse über die lokale Umgebung einer so genannten hochentropischen Cantor-Legierung aus Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel gewonnen. Damit lassen sich auch die magnetischen Eigenschaften eines nanokristallinen Films dieser…

Forschende am DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien sind dem Ziel, funktionale synthetische Zellen herzustellen, einen Schritt nähergekommen. Die Arbeitsgruppe untersucht Voraussetzungen für die Entwicklung von Materialien, die mit lebender Materie kommunizieren und fungieren können. Solche Materialien werden beispielsweise verwendet, um antimikrobielle Oberflächen zu entwickeln, die mit Blut in Kontakt kommen. Die Forschung wurde vom ehemaligen Arbeitsgruppenleiter César Rodriguez-Emmenegger am DWI geleitet, der seit neustem Professor am IBEC Barcelona ist. Die neuen Erkenntnisse wurden in den Fachzeitschriften Advanced Materials und…

Ressourcen sparen mit dem virtuellen Lacklabor. Digitale Simulationen statt Trial and Error: Im Projekt PaintVisco modellieren Forschende am IPA die Entwicklung und Verarbeitung von Lacken. Die Daten dafür liefert ein neu konzipiertes Rheometer, mit dem sich erstmals exakt die viskoelastischen Eigenschaften von Lacken beim Trocknen und Aushärten messen lassen – Vorbild bei der Technologie-Entwicklung war dabei die Echo-Ortung der Fledermaus. Wie lange bleibt der Lack fließfähig? Wie gut gleicht er Unebenheiten aus? Unter welchen Bedingungen bildet sich die gewünschte, spiegelglatte…

Geht das im Weltraum schneller? Funktionieren Kleber im Weltraum? Allgemeiner gefragt: Ändern sich die Eigenschaften von Materialien, wenn sie sich in Schwerelosigkeit aus flüssigen Vorstufen bilden? Forschende des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken haben untersucht, wie sich die Agglomeration von Nanopartikeln ohne Schwerkraft verändert und überraschende Unterschiede in der Zeitschrift Small publiziert. Beim Kleben und bei vielen anderen Materialsynthesen klumpen kleine Bestandteile zu Materialien zusammen, sie agglomerieren. Ein Team um INM-Wissenschaftler Professor Tobias Kraus hat untersucht, ob…

Mit vereinten Kräften: Objekte aus Kunststoff präzise, schnell und kostengünstig zu drucken, ist das Ziel vieler 3D-Druckverfahren. Geschwindigkeit und hohe Auflösung sind jedoch nach wie vor eine technologische Herausforderung. Ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Universität Heidelberg und der Queensland University of Technology (QUT) ist diesem Ziel ein großes Stück nähergekommen. Es entwickelte ein Laserdruckverfahren, mit dem mikrometergroße Teile innerhalb eines Wimpernschlags gedruckt werden können. Die Arbeit veröffentlichte das internationale Team in Nature Photonics. (DOI: 10.1038/s41566-022-01081-0) Der…

Eine neue Möglichkeit für den Insektenschutz haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) entwickelt. Mit Hilfe eines 3-D-Druckers wird ein Insektenschutzmittel zunächst “verkapselt” und in die gewünschte Form gebracht, zum Beispiel einen Fingerring. Dieser kann dann getragen werden und gibt über einen längeren Zeitraum das Mittel frei, das die Mücken vertreiben soll. Über die Arbeit berichtet das Team im “International Journal of Pharmaceutics”. Für ihre Entwicklung nutzten die Forscherinnen und Forscher das Insektenschutzmittel “IR3535” der Firma MERCK. “Mückensprays auf…

Stabilität ist eine der Kernanforderungen und gleichzeitig eine wichtige potenzielle Schwachstelle bei Bauteilen, die im lagenweisen 3D-Druck wie dem Fused Deposition Modeling (FDM) hergestellt werden. Ein Schlüssel für mehr Stabilität besteht darin, die Haftung zwischen den einzelnen Lagen zu verbessern, und das erreichen die Forschenden am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST durch eine gezielte chemische Modifikation der Oberfläche mithilfe von Atmosphärendruckplasmen. Speziell für diese Anwendung werden am Fraunhofer IST Plasmaquellen entwickelt, die in den 3D-Drucker integriert werden können und…

Neu entwickelte intelligente Polymere verfügen über „lebensechte“ Eigenschaften. Auf den ersten Blick nur possierliche Tierchen: Die mikroskopisch kleinen Geckos und Kraken, die in den Laboren des Molecular Engineering der Universität Heidelberg mittels 3D-Laserdruck hergestellt wurden, könnten jedoch in Forschungsgebieten wie der Mikrorobotik oder Biomedizin neue Möglichkeiten erschließen. Die gedruckten Mikrostrukturen bestehen aus neuartigen Materialien – sogenannten intelligenten Polymeren –, die in ihrer Größe und ihren mechanischen Eigenschaften je nach Anforderung mit hoher Präzision angepasst werden können. Entwickelt wurden diese „lebensechten“…