Materialwissenschaften

… für extreme Bedingungen. Ein innovatives Forschungsprojekt des Lehrstuhls Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth in Kooperation mit dem Kunststoffzentrum SKZ untersucht die Umwandlung von additiv gefertigten Grünkörpern zu hochwertigen Keramiken. In einem jüngst gestarteten Forschungsprojekt wird eine neuartige Prozessroute untersucht, Keramiken kosteneffizienter, nachhaltiger und mit höherer Geometriefreiheit herzustellen. Die Besonderheit im gewählten Ansatz liegt darin, dass ein thermoplastisch verarbeitbares Material zur Grünkörperfertigung genutzt wird. Als Grünkörper bezeichnet man in der Keramik einen ungebrannten Rohling, der sich noch leicht bearbeiten lässt….

»Open Lab« im Fraunhofer LBF gibt Einblicke in die Kunststoffforschung. Als erste Stadt in Deutschland erhielt Darmstadt vor 25 Jahren den Ehrentitel »Wissenschaftsstadt«. Auch das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF gehört seit über 80 Jahren zur Wissenschaftslandschaft Darmstadts. Am Freitag, 7. Oktober 2022 können Interessierte zwischen 15 und 18 Uhr im »Open Lab« viel Neues über »gute« Kunststoffe erfahren. Führungen, Kurzvorträge, Exponate, Experimente und Mitmachaktionen rund um Recycling und Kreislaufwirtschaft stehen auf dem Programm. Die Teilnahme ist kostenfrei. Nachhaltige,…

Eine neues Designprinzip kann nun die Eigenschaften von bisher kaum erforschbaren Quantenmaterialien vorhersagen: So wurde erstmals mit dem Computer ein hochkorreliertes topologisches Halbmetall entdeckt. Wie findet man neuartige Materialien mit ganz bestimmten Eigenschaften – zum Beispiel einem speziellen Zusammenspiel von Elektronen, wie man es für Quantencomputer benötigt? Meist ist das eine sehr komplizierte Aufgabe: Man produziert verschiedene Verbindungen, in denen potenziell erfolgversprechende Atome in bestimmten Kristallstrukturen angeordnet sind und untersucht das Material dann, etwa im Tieftemperaturlabor der TU Wien. Nun…

Wissenschaftler entwickeln Plattform, die Messdaten zur Oberflächentopographie in einem digitalen Zwilling vereint. Mit der kostenfreien Softwareplattform contact.engineering lassen sich Oberflächeneigenschaften vorhersagen Die Plattform ermöglicht es, industrielle Endbearbeitungsprozesse systematisch zu optimieren Nutzer*innen können über contact.engineering Messdaten veröffentlichen Wissenschaftler der Universität Freiburg und der University of Pittsburgh/USA haben eine kostenfreie Softwareplattform entwickelt, welche die Analyse von Oberflächen erleichtert und standardisiert. Die Plattform contact.engineering ermöglicht es Benutzer*innen, einen digitalen Zwilling einer Oberfläche zu erstellen und so etwa vorherzusagen, wie schnell diese verschleißt, wie…

Im Projekt «FOXIP» haben zwei Empa-Teams mit Forschungspartnern versucht, Dünnfilm-Transistoren mit Metalloxiden auf hitzeempfindliche Materialien wie Papier und PET zu drucken. Das Ziel wurde letztlich nicht erreicht, doch die Beteiligten werten das Projekt als Erfolg – wegen einer neuen Druckertinte und eines Transistors mit Memory-Effekt. Die Latte war ohne Zweifel hochgelegt: Im Forschungsprojekt «Functional Oxides Printed on Polymers and Paper» – kurz: «FOXIP» – sollte es gelingen, Dünnfilm-Transistoren auf Papierträger oder PET-Folien zu drucken. Elektronische Schaltungen mit solchen Elementen spielen…

Dielektrische Spiegel, auch Bragg-Spiegel genannt, können Licht fast vollständig reflektieren. Damit eignen sie sich für zahllose Anwendungen, etwa in Kamerasystemen, in der Mikroskopie, in der Medizintechnik oder in Sensorsystemen. Bisher mussten diese Spiegel aufwendig in teuren Vakuumapparaturen hergestellt werden. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun erstmalig Bragg-Spiegel in hoher Qualität mit Tintenstrahldruckern gedruckt. Das Verfahren könnte den Weg zu einer digitalen Fertigung von maßgeschneiderten Spiegeln eröffnen. Die Ergebnisse erschienen in Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202201348). Für Bragg-Spiegel werden…

Produktionsreste von CFK-Tapes wiederverwerten. In Hochleistungsbranchen wie der Luftfahrt und dem Transport-Sektor kommen Leichtbaukomponenten aus Faserverbundwerkstoffen (FVK) zum Einsatz, wenn Nutzlasten und Materialeinsatz gesenkt und Emissionsziele erreicht werden sollen. Jedoch können die Werkstoffe bisher nicht industriell recycelt werden. Hier setzt das Projekt »TapeZyklat« unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen an: Die Projektpartner entwickeln Produktionstechnologien für einen neuen Recyclingprozess. Dabei verbinden sie Produktionsreste aus faserverstärkten Kunststoffen so miteinander, dass neue Bandhalbzeuge entstehen, die sogar noch Vorteile bei der…

Strukturschäden in Leichtbauteilen – etwa durch Vogelschlag an einer Flugzeugtragfläche – sind mit herkömmlichen Methoden der zerstörungsfreien Prüfung oft nur schwer zu erkennen. Zwei neue, autonom und synchron arbeitende Forschungsroboter am Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart sollen die Prüftechnik für multifunktionale Hochleistungswerkstoffe automatisieren und optimieren. Mit leisem Surren hebt JAMES seinen Roboterarm und greift sich einen Werkzeugkopf. Fast tänzerisch bewegt er sich damit frei durch den Raum und platziert das Tool vor einer Glasfaserplatte, in der eine kleine…

TU Freiberg testet alternative Rohstoffe. Forschende der TU Bergakademie Freiberg erproben, wie Glas ohne kohlenstoffhaltige Ausgangstoffe hergestellt werden kann. Als Ersatz für die karbonatischen Rohstoffe testen sie den Einsatz von oxydischen oder hydroxydischen Rohstoffen in einem neuen Forschungsprojekt. Sollten die getesteten Methoden Anwendung finden, könnten die Kohlendioxid-Emissionen in der Behälter- und Flachglasindustrie deutlich reduziert werden. Neben recycelten Scherben wird Glas bisher aus Sand, Natriumkarbonat (Soda) und Kalziumkarbonat (Kalk) hergestellt. Beim Erhitzen bilden diese Karbonate die entsprechenden Oxide und geben dabei…

Lithium-Ionen-Batterien: Nachhaltig, sicher und recycelbar. Aus Altreifen nachhaltige Ausgangsstoffe für Lithium-Ionen-Batterien gewinnen, wie sie etwa in Elektroautos oder Laptops eingesetzt werden? Daran arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP im Projekt »Kolibri«. Ziel des Kolibri-Konsortiums – bestehend aus Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen – ist es, nachhaltige, sichere und recycelbare Elektrolyte und Elektroden für eine neue Batteriegeneration zu entwickeln. Ab 2035 sollen EU-weit keine neuen Autos mit Otto- oder Dieselmotor mehr zugelassen werden. Die aktuell vielversprechendste Lösung – der Elektromotor…

TU Berlin und Cordes Holzbau entwickeln innovative Verbindungstechnologie. In einem Forschungsprojekt haben die Technische Universität Berlin und die Cordes Holzbau GmbH eine statisch hocheffiziente und steife Verbindungstechnologie für Holz- und Beton-Verbund-Decken entwickelt, die Kosteneinsparungen gegenüber dem Stand der Technik verspricht. Holz-Beton-Verbund(HBV)-Decken vereinen die Vorteile der Werkstoffe Holz und Beton in einem Bauteil. Sie dienen der CO2-Reduktion und -speicherung, besitzen einen guten Schall- und Brandschutz und eine geringe Schwingungsneigung. In Massivbauten eingesetzte HBV-Decken können die CO2-Emissionen im Rohbau um ca. 1/3…

TU Freiberg & KIT untersuchen Einsatz ausgedienter Karbonfasern in metallurgischer Schlacke Karbonfasern und karbonfaserverstärkte Kunststoffe werden in Flugzeugen, Rotorblättern von Windenergieanlagen, Elektroautos und Tennisschlägern verwendet. Doch was am Ende aus den ausgedienten Materialien wird, ist bisher unklar. Forschende der TU Bergakademie Freiberg und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) schlagen nun einen neuen Verwertungsweg vor. Die gebrauchten Karbonfasern könnten herkömmliche kohlenstoffbasierte Reduktionsmittel bei der Verarbeitung metallurgischer Schlacken anteilsweise ersetzen. Ihre Ergebnisse stellen die Forschenden jetzt bei der Conference of Metallurgists…

Winzige magnetische Wirbelstrukturen in Materialien, genannt Skyrmionen, sind vor gut 10 Jahren erstmals experimentell nachgewiesen worden. Sie bilden heute eine Grundlage für innovative Konzepte für eine Informationsverarbeitung mit höherer Leistung und weniger Energieverbrauch. Wegen ihrer Relevanz sowohl für die angewandte Forschung als auch für die Grundlagenforschung und sind die Skyrmionen Gegenstand zahlreicher Untersuchungen weltweit und auch am Forschungszentrum Jülich. Jülicher Wissenschaftler wiesen nun, gemeinsam mit Kollegen an der RWTH Aachen und der schwedischen Universität von Uppsala, erstmals Anti-Skyrmionen experimentell nach….

Neues Projekt am Forschungszentrum Nachbergbau der THGA. Ressourcen werden knapper, Energiepreise steigen. Zusätzlich hat die Abhängigkeit von Drittstaaten zu einem weltweiten Umdenken geführt, wenn es um die Förderung von Rohstoffen geht. Es gilt, neue Wege zu finden, um Wertstoffe ökologisch und wirtschaftlich zu gewinnen. Dass diese Wege auch ungewöhnlichen Ideen folgen, zeigt ein neues Projekt, das jetzt am Forschungszentrum Nachbergbau der Technischen Hochschule Georg Agricola (THGA) gestartet ist: In den kommenden zwei Jahren untersuchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Projekt…

Forscher der FH Münster entwickeln im Projekt „Ultra-Coat“ neuartiges Beschichtungssystem. Es wird heiß im Labor, als sich der Kammerofen öffnet und Jan Philipp Berges eine Probe daraus entnimmt. Das Stück Metall glüht gelb und rot auf, dann löscht der Student es im Wasser ab. Bei mehr als 1.000 Grad Celsius verbinden sich die in der aufgetragenen Paste enthaltenen Pulverpartikel zu einer einheitlichen, metallischen Schicht auf der Oberfläche des Bauteils, die es künftig vor Verschleiß schützen soll – eine Technik, die…

Nachhaltige Energietechnologien, Ressourceneffizienz, intelligente Mobilität und Digitalisierung: Aus diesen Themenfeldern speisen sich die wissenschaftlichen Fragestellungen, an welchen im Forschungsgebäude der Hochschule Aalen intensiv gearbeitet wird. Im Zentrum Technik für Nachhaltigkeit (ZTN) widmen sich die Forschenden unter anderem der Weiterentwicklung spezifischer Schlüsseltechnologien wie Leichtbau, Photonik, Produktionstechnologien und Materialwissenschaften. All diesen Teams steht nun ab sofort ein frisch installiertes 3D-Rötgenmikroskop für ihre Forschungsaktivitäten zur Verfügung. „Wir freuen uns sehr, dass wir mit dem Röntgenmikroskop eine Lücke in der Geräteinfrastruktur nicht nur am…