Materialwissenschaften

Forschungsprojekt zu vibro-akustischen Metamaterialien gestartet. Bei neuen Fahrzeugkonzepten kollidieren die bekannten Maßnahmen, um Schall und Schwingungen zu verringern, mit dem Wunsch nach Energieeffizienz und Gewichtsreduktion. Vibro-akustische Metamaterialien versprechen können hier diesen Designkonflikt lösen. Ziel des neu gestarteten Forschungsprojektes »viaMeta«, unter Federführung der Mercedes-Benz AG und des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, ist, Leichtbaupotentiale zukünftiger Fahrzeuge zu erschließen und Strukturen konsequent zu verschlanken. Den sich daraus ergebenden, strukturdynamischen Herausforderungen wollen die forschenden Verbundpartner mit vibro-akustischen Metamaterialien begegnen. Im aktuellen Stand…

Wie aus Technologietransfer und Vernetzung marktreife Produkte werden können, zeigt eine Kooperation zwischen der WOLF Medizintechnik GmbH (WOmed) und der BURMS – 3D Druck Jena GmbH & Co.KG. Was an der EAH Jena 2019 mit einem ersten Werkstattgespräch begann, nahm nun seinen erfolgreichen Abschluss: Am 7. Oktober 2021 fand im Beisein von Thüringens Minister für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Wolfgang Tiefensee die Übergabe eines 3D-Druckers an die WOLF Medizintechnik GmbH (WOmed) in St. Gangloff statt. Das Unternehmen fertigt und…

TU Freiberg untersucht Mikrostruktur von Hartstoffschichten in Bohrspitzen. Forschende der TU Bergakademie Freiberg entwickeln gemeinsam mit dem Dresdner Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und der tschechischen Niederlassung der Firma Dormer Pramet neuartige Hartstoffschichten zum nachhaltigen Einsatz in Zerspanungswerkzeugen. Indem sie die Grenzflächen zwischen den hauchdünnen Werkstoff-Schichten auf der Nanoskala untersuchen und gezielt modifizieren, sorgen sie dafür, dass die Schichten besser aneinander haften. Werden die Bohrspitzen mit den innovativen Beschichtungen überzogen, verlängert sich die Standzeit der Werkzeuge zum Bohren,…

55 Prozent der Endenergie in Deutschland werden für die Wärme- oder Kälteerzeugung verbraucht. Andererseits kann viel Wärme nicht genutzt werden, da sie zu unpassender Zeit entsteht. Wärmespeicher aus Zeolith speichern Wärme verlustfrei und langfristig. Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher arbeiten nun daran, die Wärmeleitfähigkeit der Zeolithe entscheidend zu verbessern. Auf zahlreichen Dächern finden sich Solarkollektoren, die die Haushalte mit warmem Wasser versorgen. Im Sommer funktioniert das recht gut – allerdings entsteht der größte Wärmebedarf im Winter für die Gebäudeheizung. Wärmespeicher sollen daher…

EFB-Projektpreis für Alexander Wessel… Die Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB) hat Alexander Wessel vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM ausgezeichnet. Der Wissenschaftler erhielt den EFB-Projektpreis 2020 – wegen Corona ein Jahr später – gemeinsam mit Tobias Willmann vom Institut für Baustatik und Baudynamik der Universität Stuttgart (IBB) für ihr Forschungsvorhaben »Verbesserte Blechumformsimulation durch 3D-Werkstoffmodelle und erweiterte Schalenformulierungen«. Die beiden Wissenschaftler entwickelten einen neuen 3D-Modellierungsansatz, der eine genauere Simulation von bisher schwer beherrschbaren Blechumformprozessen ermöglicht. Um Blechumformungsprozesse zu simulieren, verwenden…

Chemikerinnen und Chemiker der Universität Jena entwickeln einen Weg, eigentlich nicht schmelzbare metallorganische Gerüstverbindungen – sogenannte MOFs – zu schmelzen. Dies erlaubt die schmelzebasierte Herstellung von Glasbauteilen für Anwendungen in der Energie- und Umwelttechnik. Gläser sind aus dem täglichen Leben nicht wegzudenken. Einer der wichtigsten Gründe dafür ist, dass Glasgegenstände über den Weg der Schmelze nahezu universell und kostengünstig in den vielfältigsten Formen und Größen hergestellt werden können. Die Verarbeitung in der (zäh-)flüssigen Phase bietet eine Vielfalt, die mit anderen…

Die Entwicklung von dehnbaren, leitfähigen Materialien eröffnet die Möglichkeit der einfachen Integration elektronischer, multifunktioneller Sensorsysteme beispielsweise in Kleidung oder auf dreidimensionalen Oberflächen von Maschinen, menschlicher Haut oder Kunststoff. Mit dieser Tinte konnten leitfähige und zugleich dehnbare Leiterbahnen auf Folien per Siebdruck hergestellt werden. Diese Leiterbahnen sind bis zu 200 Prozent dehnbar. Ein Team des Lehrstuhls für Chemie der Kunststoffe der Montanuniversität Leoben und des Erich-Schmid-Instituts für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ESI) forscht gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und…

Fraunhofer IWM evaluiert Materialien für Röhrenspeicher. Wasserstoff kommt im Rahmen der Energiewende eine wichtige Rolle zu. Wissenschaft und Industrie arbeiten momentan an Speicher- und Transportsystemen für Wasserstoff. Grundlage dafür ist, das Verhalten von metallischen Werkstoffen, insbesondere Stählen, im Kontakt mit Wasserstoff genau zu beschreiben und zu beurteilen. Im Rahmen des BMBF-Leitprojekts H2Mare wird das Fraunhofer IWM im Verbundprojekt H2Wind Kriterien zur Bewertung von Werkstoffen und Bauteilen für sogenannte Röhrenspeicher entwickeln und evaluieren. Die Erkenntnisse tragen zum unfallsicheren und dauerhaften Betrieb…

Bayreuther Forscher*innen entdecken neuartige Sensoren. Wegen ihrer schillernden Farben gelten Opale seit der Antike als besonders kostbare Edelsteine. Ursache dieses Farbenspiels sind ihre Nanostrukturen. Eine Forschungsgruppe um Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth hat nach dem Vorbild dieser Strukturen künstliche Kolloidkristalle hergestellt, die sich für den Bau neuartiger Sensoren eignen. Diese Sensoren dokumentieren, kontinuierlich und für das menschliche Auge sichtbar, die Temperatur in ihrer Umgebung während eines definierten Zeitraums. Sie sind daher maßgeschneidert für die dauerhafte Überwachung temperatursensitiver…

Röntgenmikroskopie mit 1000 Tomogrammen pro Sekunde. Tomoskopie heißt die bildgebende Methode, in der in rascher Abfolge dreidimensionale Bilder aus dem Innern von Materialien errechnet werden. Nun hat ein Team um den HZB-Physiker Francisco García Moreno an der TOMCAT-Beamline der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS am Paul-Scherrer-Institut einen neuen Weltrekord erreicht: Mit 1000 Tomogrammen pro Sekunde ist es nun möglich, sehr schnelle Prozesse und Entwicklungen in Materialien auf der Mikrometerskala zerstörungsfrei zu dokumentieren, etwa das Abbrennen einer Wunderkerze oder das Aufschäumen einer…

… am Fraunhofer IFAM Dresden gestartet. Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden ist ein Projekt zur effizienten Herstellung von Elektroblechen für Elektroantriebe gestartet. Unter Koordination der Firma Siemens wird im Projekt »EffiBlech« gemeinsam mit den Partnern des Lehrstuhls für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg sowie den Firmen EKRA Automatisierungs GmbH, MUT Advanced Heating GmbH und Optonic GmbH eine komplette Prozesskette mit Produktions- und Prüfverfahren entwickelt, an deren Ende effizientere Komponenten stehen sollen. Ziel sind dünne…

In der Raumfahrtindustrie wird jedes Bauteil gründlich optimiert, um einen wirtschaftlich günstigen Betrieb zu gewährleisten. Zukünftige Trägerraketen-Konzepte werden noch leichter und zuverlässiger sein. Damit diese ehrgeizigen Anforderungen erreicht werden, ist die Entwicklung neuer Materialien und multifunktionaler Strukturen sowie innovativer Fertigungstechnologien unerlässlich. Im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF wurde die Umsetzung der vibroakustischen Metamaterialien-Technologie für eine zylindrische Leichtbaustruktur aus Verbundwerkstoff untersucht. Diese stellt die Oberstufe einer konzeptionellen Ariane 6-Trägerrakete dar. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben konzeptionelle und numerische Entwurfsstrategien entwickelt…

Die Corona-Pandemie ist Treiber für die Verwendung von UV-C-basierten Desinfektionsgeräten. Diese sind eine wirkungsvolle und sinnvolle Ergänzung zu anderen Desinfektionsmaßnahmen. Wie lange, aber bestrahlte Kunststoffe in Bahnen, Flugzeugen oder Supermärkten der hochenergetischen UV-C-Behandlung standhalten, ist bislang nicht genau untersucht. Optik und Schutzfunktion der Kunststoffprodukte können beeinträchtigt werden, wenn die UV-C-Beanspruchung höher ist als die Wirkung von Absorbern und Stabilisatoren in den Materialien. Ein neues Vorhaben des Fraunhofer LBF soll die Wirksamkeit verfügbarer UV-Stabilisatoren gegen UV-C-Strahlung testen und wirksame(re) Additivkombinationen entwickeln…

Veröffentlichung in „Advanced Materials“: Hohe Sensitivität, vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Forschenden von TU Darmstadt und Karlsruher Institut für Technologie ist es gelungen, einen neuartigen Sensor für Moleküle in der Gasphase zu entwickeln. Ihre Ergebnisse publizierten sie jüngst in der Zeitschrift „Advanced Materials“. Ob in Smartphones, Autos, Industrieanlagen oder Forschungslaboren, Sensoren sind bereits heute allgegenwärtig und bilden die Basis unserer modernen Welt. Für den technologischen Fortschritt ist deshalb die Weiter- und Neuentwicklung von selektiven und sensitiven Sensoren von großer Bedeutung. Forscherinnen und Forschern…

Wasserstofftechnologie… Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger stellt sehr hohe Anforderungen an die Sicherheitstechnik und Betriebsfestigkeit von Bauteilen, da bereits geringe Wasserstoff-Anteile mit Umgebungsluft zu einer Versprödung von Werkstoffen führen können. Mittels individueller und variabler Analysekonzepte werden am Fraunhofer LBF beispielsweise Untersuchungen unter Druckwasserstoff durchgeführt. Damit können relevante Schädigungsmechanismen identifiziert und Kennwerte zur Modellbildung und zur Ableitung von geeigneten Bemessungskonzepten für wasserstoff-beaufschlagte Bauteile ermittelt werden. Ergebnisse im Kontext Wasserstoff stellt das Institut auf der »f-cell« vom 14. bis 15. September…

Machbarkeitsstudie zur Steigerung der Materialperformance von thermoplastischen Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen am beispielhaften Einsatz eines Turbolader-Lüftungsrohrs. Inwiefern eignen sich Biokunststoffe für Teile im Automobilbereich, die hohen Temperaturen und Belastungen ausgesetzt sind? Am IfBB an der Hochschule Hannover wird genau das im Rahmen einer Studie erforscht, gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über seinen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. Versuche in der Machbarkeitsstudie „HoT-BRo“ haben deutlich gezeigt, dass biobasierte Verbundwerkstoffe mit entsprechender Verarbeitung und Veredelung auch für Hochtemperaturanwendungen geeignet…