Rattenzähne: Vorbild
für Schneideverfahren
Nachschärfendes Nager-Gebiss für industrielle
Zerkleinerungsverfahren
Rattenzähne dienen als Vorbilder für die Schaffung
von innovativen industriellen Schneide- und Zerkleinerungsverfahren.
Forscher der Universität Witten/Herdecke
http://www.uni-wh.de und des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-,
Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
http://www.umsicht.fraunhofer.de haben das Gebiss der Nagetiere
genauer unter die Lupe genommen, um dem Geheimnis ihrer
Schneidekraft auf die Spur zu kommen.
Der Anatom Wolfgang H. Arnold von der Universität Witten/Herdecke,
Peter Gängler vom Lehrstuhl für Konservierende Zahnheilkunde und
Marcus Rechberger vom Fraunhofer-Institut UMSICHT haben entdeckt,
wie man sich die lebenslang nachschärfenden Zähne der Nager für
industrielle Schneide- und Zerkleinerungsverfahren nutzbar machen
kann, wie sie z.B. in der Kunststofftechnik verwendet werden. Das
überraschende Ergebnis der Studie war, dass die Regel "hart
schneidet gut" nicht stimmt. Schneide- und Zerkleinerungswerkszeuge
sind widerstandsfähiger, wenn sie über eine bestimmte Komposition
von Materialien mit unterschiedlichen Härtegraden verfügen. Im
Rasterelektronenmikroskop wurde das Geheimnis der Rattenzähne dann
deutlich: sie sind innen weicher als außen und können die beim Nagen
auftretenden hohen Scherkräfte besser ausgleichen. Das führt zu
einer geringeren Abnutzung.
Anders als beim Menschen sind die Nager-Zähne nicht vollständig mit
Schmelz überzogen. Sie besitzen nur an ihrer Vorderseite eine
hufeisenförmige, sehr dünne und harte Schmelzlamelle. Dahinter sitzt
das weichere Zahnbein. Dieses, den Zahn mechanisch stabilisierende
Dentin wird beim Nagen bevorzugt abgerieben, wodurch stets eine
messerscharfe Schmelzkante hervorsteht.
Das Projekt ist im Rahmen "Bionik-Innovationen der Natur" vom
deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (pte
berichtete
http://www.pte.at/pte.mc?pte=040420047 ) gefördert worden. |
Neue Materialien für extreme Belastungen
EU-Entwicklungsprogramm unter Führung des IPP / 38 Partner aus
Industrie und Forschung
Nach fast drei Jahren Vorbereitungszeit konnte am 1. Dezember 2004 das
Forschungsprogramm "Materialien für extreme Belastungen" (ExtreMat)
beginnen, ein "Integriertes Projekt" der Europäischen Union, das unter
Leitung des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) in Garching
von einem europäischen Forschungs- und Industriekonsortium realisiert
wird. Ziel ist die Entwicklung neuer Materialien, die extremen
Belastungen gewachsen sind. Die innovativen Höchstleistungsmaterialien
- zum Beispiel Werkstoffe, mit denen extreme Wärmeflüsse abgeführt
werden können, oder ultradünne Schutzschichten, die auch bei hohen
Temperaturen für schädigende Stoffe undurchlässig bleiben - sollen
neue Anwendungsbereiche in Energietechnik, Elektronik und Raumfahrt
erschließen. Die Auftaktveranstaltung wird am 13. Dezember 2004 im IPP
in Garching stattfinden.
An dem Projekt "ExtreMat" sind 38 Partner aus ganz Europa beteiligt,
die alle Arbeitsfelder von der Grundlagen- über die anwendungsnahe
Forschung bis hin zur industriellen Entwicklung abdecken. Koordiniert
wird "ExtreMat" von Professor Dr. Harald Bolt, Leiter des Bereichs
Materialforschung im IPP, der das Projekt und das zugehörige
Forschungs- und Industriekonsortium initiiert und erfolgreich durch
die europäischen Evaluationsverfahren geführt hat. "Mit ExtreMat
werden erstmals auf breiter Basis Expertise, Anlagen und Kräfte
zusammenführt und vernetzt, die zuvor auf Einzelanwendungen zerstreut
waren", erläutert Professor Bolt: "So sollten Lösungen möglich werden,
die ohne diese integrierte Arbeit nicht erreichbar sind. Insbesondere
wollen wir nicht nur neue Materialien entwickeln, sondern auch ihre
industrielle Anwendbarkeit sicherstellen".
Dazu gehören Werkstoffe, die hohe Wärmeflüsse abführen können - zum
Beispiel für kompakte Höchstleistungshalbleiter oder für Wärmetauscher
in Kraftwerken. Ebenso sollen strahlungsresistente Materialien für die
Energietechnik entwickelt werden sowie neuartige Beschichtungen, wie
sie zum Schutz von Hochleistungsturbinen vor der zerstörenden Wirkung
heißer Brenngase, in der Fusionsforschung zum Schutz des Plasmagefäßes
vor dem heißen Plasma, in der chemischen Industrie und für die
Raumfahrt benötigt werden. Professor Bolt: "Da wir uns in Garching der
Entwicklung der Fusionsenergie als umweltschonender Energiequelle der
Zukunft widmen und dafür auch die notwendigen Materialien entwickeln,
ist das Projekt für unser Institut von großer Bedeutung".
Das über fünf Jahre in einem straffen Organisationsrahmen laufende
Projekt hat ein Kostenvolumen von rund 35 Mio. Euro, wovon 17,4 Mio.
Euro von der EU übernommen werden. Als "Integriertes Projekt" ist es
eines der neuen Förderelemente des laufenden 6. Europäischen
Forschungsrahmenprogramms, mit denen die EU die Zusammenarbeit von
Spitzenforschung und Industrie unterstützen und die
Wettbewerbsfähigkeit Europas erhöhen will.
Partikelfilter als
Edelmetallfresser
Experte kritisiert ungenügende Wirkungsweise und
Umweltbelastung
Der Partikelfilter ist nicht nur wegen seiner
ungenügenden Funktion, sondern auch wegen des zusätzlichen Verlustes
von Edelmetallen an die Umwelt nicht nur funktional und ökologisch,
sondern auch volkswirtschaftlich eine Fehlkonzeption. Zu diesem
Urteil kommt der Forscher Gerhard Fleischhacker von CEF-Austria
http://www.cefaustria.at . Der Partikelfilter ist ebenso wie
auch Abgaskatalysatoren nicht effizient zu recyceln. Nur 35 Prozent
der Edelmetalle lassen sich effektiv wieder zurückgewinnen.
Fachmedien haben erst kürzlich davon berichtet, dass im Jahr 2003
weltweit ca. vier Mrd. Dollar Edelmetalle und Edelstahl für die
Produktion von Abgaskatalysatoren verwendet wurden. Davon gehen 65
Prozent für immer verloren. Die Keramikwabe in Abgaskatalysatoren,
welche unter ähnlichen Betriebsbedingungen wie der Partikelfilter
betrieben wird, muss mit hitzebeständigen Materialien, wie etwa
Platin oder Rhodium beschichtet werden. In Kenntnis dieser
alarmierenden Zahlen wünscht sich die gesamte Branche, dass der
Edelmetallschwund verringert wird. "Der Partikelfilter wird diesen
Edelmetallschwund aber verdoppeln", so Fleischhacker.
"Es ist leicht verständlich, dass der Partikelfilter auf Basis der
Erkenntnis der physikalischen Zusammenhänge, zur Abscheidung von
Partikelgrößen eines bestimmten Durchmessers, nicht mehr geeignet
sein kann", führt Fleischhacker aus. Unter Berücksichtigung von
aerodynamischen Gesetzmäßigkeiten können Feinstpartikel die Poren
des Partikelfilters ungehindert durchströmen. "Die letztendlich
erreichbare Abscheidewirkung eines Partikelfilters für Partikel bis
zu einer vermutlichen Größe von höchstens 100 bis 500 Nanometer
beruht ausschließlich auf den funktionalen Zusammenhängen, dass die
Ablagerung oder Anpackung der Feinstpartikel im Filterkörper den
freien Durchströmquerschnitt im Filterkörper verkleinern, mit dem
nachteiligen Effekt der störenden Zunahme des Staudruckes", führt
der Fachmann aus. Diese Wirkung wird auf Grund von Adhäsionskräften
bzw. eines gewissen elektrostatischen Aufladeeffektes noch
zusätzlich verstärkt.
Der Partikelfilter muss zur Entfaltung seiner Abscheidewirkung
demnach zwangsläufig nach kurzer Betriebszeit zuwachsen. Damit
steigt der Durchströmwiderstand im Filter exponentiell an. Um
Störungen im kontinuierlichen Motorbetrieb zu vermeiden - infolge
des unzulässigen Anstiegs des Staudruckes im Abgaskanal - muss bei
Erreichen eines bestimmten Staudruck-Grenzwertes eine
periodisch-automatisierte Abreinigung erfolgen. Wegen der im
Abgaskanal bzw. im Partikelfilter herrschenden Temperaturen von
annähernd 400 bis 600 Grad Celsius kann die Abreinigung nur durch
einen Abbrand erfolgen. Wegen des Abbrandes muss der Partikelfilter
aus hochvergüteten, teuren Edelmetallen bestehen bzw. beschichtet
sein. Bei der thermodynamischen Abreinigung entstehen beim Abbrand
zwangsläufig weitere, als hoch kanzerogen geltende
Verbrennungsprodukte, welche die Umwelt massiv belasten.
"Unabhängig davon, dass der Partikelfilter infolge des
diskontinuierlichen Abbrandes und aller daraus resultierenden
Störungen eine teure, komplizierte und ungeeignete Abscheidetechnik
ist, wurde mittlerweile nachweislich erkannt, dass die Wartung und
Entsorgung nur schwer umsetzbar ist", so der Fachmann. Es stellt
sich weiters heraus, dass der volkswirtschaftliche Verlust an
Edelmetallen, die zwingend für den Einbau bzw. den Betrieb notwendig
sind, größtenteils beim Betrieb verloren gehen Der im Partikelfilter
verbleibende Rest muss teuer recycelt werden.
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Optimale Mikrostruktur für Materialien: Computer-Programm ermittelt
System
erkennt effizienteste Form bei zwei konkurrierenden Eigenschaften
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Ein Chemiker
der Princeton University
http://www.princeton.edu hat ein mathematisches System für das Design von
Materialien entwickelt, die zwei Funktionen gleichzeitig erfüllen. Das
Computerprogramm erfüllt laut Forscher selbst dann seinen Zweck, wenn die
gewünschten Eigenschaften miteinander "in Konflikt" geraten. Die Ermittlung
der optimalen Mikrostruktur wurde erstmals an einem Verbundwerkstoff, der
sowohl Wärme als auch Strom leitet, gezeigt. Wissenschaftler um Salvatore
Torquato hoffen, dass die theoretischen Arbeiten Materialforschern als
Leitfaden dienen.
Mit Computerunterstützung kalkulierten die Wissenschaftler um Torquato die
optimale Struktur für jedes Material, das aus zwei Substanzen mit
unterschiedlichen Eigenschaften besteht. Wie das Team im Fachblatt Physical
Review Letters schreibt, wurde das Modell erstmals bei der Erforschung der
idealen Struktur eines Gemisches demonstriert, das Hitze und Strom leitet (im
Bild die ideale Struktur des Gemisches). "Es gibt bereits viele Materialien,
die zwei Funktionen gleich gut erfüllen", erklärte der Forscher. Torquato
wählte aber Materialien, die nur einer der Fähigkeiten zufriedenstellend
nachkamen. Zum Erstaunen der Wissenschaftler ermittelte der Computer auf die
Suche, wie sich zwei Materialien auf mikroskopischer Stufe optimal mischen
sollten, sehr komplexe Formen.
Die Technik könnte über mögliche Anwendungen in der Materialwissenschaft
hinaus, auch Biologen in der Erforschung natürlicher Materialien helfen und
z.B. für ein besseres Verständnis der Bauweise von Zellwänden sorgen.
Letztendlich könnten von Menschenhand geschaffene Materialien im Aufbau jene
Effizienz erreichen wie diese biologische Materialien charakterisiert.
Biologische Materialien sind von Natur aus multifunktional. Sie haben sich
über Millionen von Jahren entwickelt, um unterschiedliche Situationen
bewältigen zu können.
Diamantenherstellung ohne Vakuumkammer
Härte-Beschichtungen wachsen so schnell wie noch nie
Physiker des Bremer Instituts für angewandte Strahltechnik (BIAS)
http://www.uni-bremen.de
haben erstmals künstliche Diamanten an der Luft "gezüchtet". Bisher war die
Herstellung von Industriediamanten nur bei Unterdruck in Vakuumkammern
möglich. Dieses Verfahren war dementsprechend teuer. Das deutsche
Bundesministerium für Bildung und Forschung wird das Projekt mit mehr als drei
Mio. Euro fördern. Damit soll die Neuerung in die industrielle Fertigung
überführt werden.
Die neue Art der Diamantenherstellung ist auch hinsichtlich der
Schnelligkeit "rekordverdächtig". "Nun sind Beschichtungen von zwei
Tausendstel Millimetern pro Minute möglich", so Simeon Metev, Leiter der
Abteilung für Laser-Mikrotechnologie am BIAS. Diamant-Schichten in der
Unterdruckkammer wuchsen nur ein paar Tausendstel Millimeter pro Stunde, für
eine Beschichtung von einem Millimeter waren also fast zehn Tage notwendig.
Auf Anregung von Professor Gerd Sepold, einem der beiden BIAS-Leiter, wurde
die neue Idee geboren: Die Abscheidung von Diamanten an Oberflächen durch
Einsatz von Laserstrahlen.
Hierbei gelang den Forschern ein entscheidender Fortschritt: Sie haben ein
sogenanntes Photonen-Plasmatron entwickelt, das die Diamantabscheidung an der
offenen Luftatmosphäre erlaubt. "Sollte die Entwicklung in die industrielle
Anwendung umgesetzt werden, eröffnet sie der Werkzeugindustrie zusätzliche
Horizonte, da dann auch dreidimensionale Bauteile beschichtet werden könnten
oder lange Sägebänder, wie sie zum Schneiden von Metallen eingesetzt werden",
so der Forscher.
Synthetische Diamanten, die im Labor hergestellt werden, sind als
Beschichtungen seit vielen Jahren im Einsatz. Sie weisen vorzügliche
Eigenschaften wie extreme Härte, hervorragende Wärmeleitfähigkeit und gute
optische Fähigkeiten auf. Als Verschleißschutz in der Werkzeugindustrie sind
synthetische Diamanten nicht mehr wegzudenken.
Weitere Informationen:
http://www.uni-bremen.de/campus/campuspress/unipress/01-207.php3
Klebstoff löst sich bei hohen Temperaturen
Substanz für Herstellung von Prototypen – Keine Gefahr von
Schäden durch Trennversuche
Wissenschaftler der Sandia National Laboratories
http://www.sandia.gov haben
einen temperaturabhängigen Klebstoff entwickelt. Bei Zimmertemperatur hält er
geklebte Teile fest zusammen, über 90 Grad Celsius verliert er jedoch seine
Klebekraft, so dass sich die Teile leicht voneinander lösen. Dieser Vorgang
lasse sich sogar einige Male wiederholen, behaupten die Forscher um Jim Aubert.
Mit dem Klebstoff könnten beispielsweise Bauteile in technischen Geräten
verbunden werden, die sich dadurch einfacher und billiger wieder
auseinandernehmen lassen. Auch eine Anwendung bei der Herstellung von
Prototypen, die immer wieder verändert werden, ist laut Entwicklern denkbar.
Der Klebstoff besitzt die Hafteigenschaften von Epoxidklebern. Herkömmliche
Kleber werden bei hohen Temperaturen zwar weich, verlieren jedoch nicht ihre
Klebekraft. Dadurch kommt es bei gewaltsamen Trennversuchen häufig zu Schäden.
"Mit Hilfe eines reversiblen chemischen Verfahrens ist es gelungen, die
Adhäsionskräfte bei erhöhten Temperaturen zu brechen. Das Molekulargewicht und
die Brückenbindungen werden dadurch geringer", erklärte Aubert. Kein anderer
Klebstoff mit derartigen Hafteigenschaften habe diese Schmelzfähigkeit und
könne je nach Temperatur seinen Zustand verändern, zeigt sich der Forscher
zufrieden.
Im nicht erhitzten Zustand fühlt sich der Klebstoff wie ein elastisches
Gummiband an. Es kann in jeder beliebigen Größe und Dicke produziert werden.
Bisher wurde der entfernbare Klebstoff bereits erfolgreich für zahlreiche
Metalle, Schäume und Polymere eingesetzt. "Normalerweise trennt keiner
Materialien, die er einmal zusammengefügt hat", betont Aubert. Demontagen
werden allerdings aus ökonomischen und ökologischen Gründen in der Produktion
wichtiger. Die Entwicklung ist Teil eines derzeit in den Sandia Labors
laufenden Projekts. Ziel ist es ablösbare Beschichtungen für Schaltplatten zu
entwickeln. Die Beläge sollen zum Schutz gegen Feuchtigkeit, Staub und
chemischen Substanzen dienen. Um die Platten nachzubearbeiten müssen die
Beläge entfernt werden. "Es sei denn der Belag wird ablösbar", so Aubert.
Folien wehren Bakterien ab
Industrieller Einsatz für medizinische Produkte,
Verpackungsfolien und Sitzbezüge
Forscher des Fraunhofer-Verbunds "Polymere Oberflächen - POLO" haben Folien
entwickelt, die Mikroorganismen abtöten. Die Strategie, Kunststoffe
antimikrobiell auszurüsten, um Krankheiten und die Zerstörung von Krankheiten
auszuschließen, wollen die Entwickler der Fachöffentlichkeit auf der Messe für
Kunststofftechnik und Kautschuk "K" in Düsseldorf vorstellen. Der Vorteil der
dafür vorgesehenen Materialien aus Polyammonium-Verbindungen und Naturstoffen
ist laut Forschern ihre vergleichsweise gute Verträglichkeit.
Die Substanzen werden an der Oberfläche fest verankert, um die Stabilität
der Bindung zwischen Oberfläche und Wirkstoff zu erhöhen. Der Nachteil, dass
Stoffe ausgewaschen werden und ihre Wirkung verlieren soll dadurch vermieden
werden. "Anwendungs-möglichkeiten für antimikrobiell ausgerüstete Kunststoffe
sind zahlreich", erklärte Jörg Thomé vom Fraunhofer-Institut fürAngewandte
Polymerforschung IAP
http://www.iap.fhg.de . Thomé denkt dabei an medizinische Produkte,
Verpackungsfolien, Sitzbezüge in öffentlichen Verkehrsmitteln oder
Filtermaterialien in Lüftungsanlagen.
Die Schichtungen sind nur wenige Nanometer dünn. "Nur so bleiben die
erforderlichen Materialeigenschaften der Kunststoffe erhalten", betonte der
Forscher. Dass sich ausgewählte Bakterienstämme auf der Oberfläche von
Polyethylenfolien nur sehr schlecht oder gar nicht vermehren, konnte am
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
nachgewiesen werden. In Kürze sollen Tests mit weiteren Kunststoffen und
Bakterienstämmen folgen. Die Wissenschaftler von POLO denken bereits daran,
ihre Techniken auf andere Kunststoffe und Materialien wie Vliese, Membranen
und Textilien auch im größeren Maßstab anzuwenden.
Mikroorganismen reinigen Abwasser und verseuchte Böden, verleihen
Lebensmitteln wie Käse, Joghurt oder Wein ihren typischen Geschmack,
produzieren wichtige Vitamine und in Fermentern Pharmazeutika wie Insulin und
Antibiotika. Die meisten Menschen nehmen Mikroben erst dann richtig wahr, wenn
deren Aktivitäten überhand nehmen, und es zu einer Erkrankung kommt, Speisen
verderben oder Holz verfault. Ziel ist es daher, den mikrobiellen Befall von
Kunststoffen zu minimieren oder gar zu unterbinden.
Membran aus Molke hergestellt
Material gegen Lösungsmittel stabil
Wissenschaftler der University of Arkansas
http://www.uark.edu haben eine
neuartige Membran aus Molkebestandteilen entwickelt. Laut Forschern ist das
Material gegen zahlreiche Lösungsmittel stabil und ermöglicht zusätzlich eine
gezielte Einstellung der Porosität. Die Ergebnisse wurden im Journal of
Membrane Science veröffentlicht.
Weiterer Vorteil der Membran ist laut dem Chemie-Ingenieur Bob Beitle die
kostengünstige Produktion. Künftige Anwendungsbereiche könnten in den
Bereichen Pharmazie, Medizin, Petrochemie und in der Nahrungsmittelindustrie
liegen. Die Membran soll den Wirkungsgrad von Filtrationen verbessern.
Filtrationen gelten in diesen Industriesparten als kritische Prozesse. Laut
dem Chemie-Ingenieur eignet sich das Material besonders für Mikro- und
Ultrafiltrationen. "Bei der Milchproduktion werden mittels eines Ultrafilters
Milchfett und Proteinfraktionen entfernt, um die Milch anschließend zu
pasteurisieren", erklärte Beitle.
"Die protein-basierte Membran ist nicht nur billiger als herkömmliche
Polymere, sie ist die erste auf Basis erneuerbarer Ressourcen", erklärte
Beitle. Im nächsten Schritt wollen die Forscher die Membran gezielt auf ihre
Anwendbarkeit überprüfen. Ein medizinischer Einsatz ist allerdings noch
Zukunftsmusik. Eine Patentierung ist derzeit in Arbeit.
Wiederaufladbare Batterien auf Entwicklungstour
Lithium-Eisen-Stickstoff als neues Anodenmaterial denkbar
Ein neues Material könnte die Lebensdauer von wiederaufladbaren Batterien
verlängern. Das Forschungsteam um Linda Nazar von der University of Waterloo
http://www.uwaterloo.ca hat
zu den herkömmlichen Lithium-Batterien mit Kobaltbestandteilen in den
Elektroden eine Eisen-Stickstoff-Alternative entwickelt, so ein Bericht in der
aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Nature
http://www.nature.com .
Schätzungen zufolge beträgt der Marktwert von wiederaufladbaren
Lithium-Batterien im Jahr 2003 in den USA mehr als zwei Mrd. Dollar.
Haupteinsatzgebiet sind Laptops und Mobiltelefone.
Bisherige Tests einer Kombination aus Lithium, Eisen und Stickstoff haben
bei wiederholtem Auf- und Entladen bereits zu positiven Ergebnissen geführt.
Die Kapazität des Materials war mit anderen Bestandteilen konkurrenzfähig, so
Nazar. Als Kapazität wird die verfügbare Elektrizitätsmenge bezeichnet. Sie
wird in Amperestunden gemessen und hängt von der Batterietemperatur und dem
Entladestrom ab.
Verfahren gewährt sichere Pflanzenprodukte binnen Minuten
Methode reduziert Testzeit um ein Drittel
Forscher der Health Sciences Authority (HSA)
http://www.hsa.gov.sg haben
ein Verfahren entwickelt, das die Testzeit für die Überprüfung der Sicherheit
von pflanzlichen Produkten um ein Drittel reduziert. Bisher dauerten Analysen
zur Gewährleistung reiner und ungiftiger Arzneimittel auf Pflanzenbasis rund
18 Stunden, wie TheStraitsTimes
http://straitstimes.asia1.com berichtet. Diese Zeit wurde nun vom
Analysten Shi Eng Ong vom HSA auf 20 bis 30 Minuten reduziert.
Bei der Technik werden unter Hitze und Druck Extrakte natürlicher
organischer Bestandteile von pflanzlichen Produkten analysiert. Um die
möglichen chemischen Inhaltsstoffe des Produkts herauszuziehen, benötigen die
Forscher zehn bis 20 Milliliter Lösungsmittel. Bei herkömmlichen Methoden sind
100 bis 200 Milliliter erforderlich. "Dies nutzt auch der Umwelt", erklärte
Ong. Nachdem die Chemikalien extrahiert wurden, kommt die so genannte
Kapillarelektrophoräse zum Einsatz, die einzelne Bestandteile identifiziert.
Die Technik trennt mit energetischer Unterstützung die chemischen
Inhaltsstoffe, um eine anschließende Analyse zu ermöglichen.
Die Methode existiert bereits seit zwölf Jahren, wurde aber im Labor
bislang nur für einzelne Kräuter und nicht für pflanzliche Präparate, die eine
Mischung von bis zu zehn Kräutern beinhalten, angewandt. "Die neue Technik
dient klinischen Untersuchungen in der Qualitätssicherung von Medikamenten auf
pflanzlicher Basis", betonte der Direktor des Zentrums für Analytik vom HSA,
Chua Teck Hock. Dabei müsse gewährleistet sein, dass die gleichartige
Medikamente die selbe Menge an aktiven Inhaltsstoffen besitzen. Die
Forschungsergebnisse werden auf dem 61. Kongress der internationalen
pharmazeutischen Vereinigung (FIP)
http://www.fip.nl/singapore2001/index.html präsentiert.
Gummimaterial schrumpft bei UV-Licht
Forscher wollen Material in der Optoelektronik einsetzen
- Deutsche und britische Wissenschaftler haben ein Material
entwickelt, das unter optischen Einflüssen seine Länge deutlich verändert.
Das berichtet eine Gruppe um den Freiburger Chemiker Heino Finkelmann in den
Physical Review Letters http://prl.aps.org
. Danach zieht sich der gummiartige Stoff bei UV-Strahlung zusammen. http://link.aps.org/abstract/PRL/v87/e015501
Wird das ultraviolette Licht abgestellt, soll das Material wieder seine
alte Länge annehmen. Zugrunde liegt eine Materialstruktur aus länglichen
Molekülen, die sich normalerweise parallel zueinander anordnen. Fällt
UV-Licht auf diese Moleküle, verändern sich die atomaren Kräfte so, dass
die Moleküle diese Ordnung aufgeben. Dadurch verkürzt sich die Faser.
Die Länge kann zwischen zehn und 400 Prozent variieren. Die
Wissenschaftler hoffen, das neue Material als optischen Schalter einsetzen zu
können. Auch für flexible Linsensysteme sei das neue Material geeignet.
Simulationstechnik optimiert Schweißverfahren
Aufwändige Nachbehandlung der Bauteile ist vermeidbar
Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts http://www.fraunhofer.de/german/index.html
wollen eine Simulations- und Analysetechnik entwickeln, mit dem der gesamte
Prozess des industriellen Schweißens berechnet werden kann. Das Verfahren
soll sämtliche Einflussfaktoren vom Werkstoff über die Fertigung bis hin zur
Funktionsabsicherung im Einsatz der jeweiligen Bauteile berücksichtigen und
letztlich helfen, Kosten zu senken, Entwicklungszeiten zu verkürzen sowie
Energie und Ressourcen massiv einzusparen.
Die Schweißtechnik gehört zu den wichtigsten Fügetechniken im Leichtbau,
einem der großen Hoffnungsträger, um die Forderungen nach einer Reduzierung
des Energie- und Ressourcen-Verbrauchs langfristig erfüllen zu können. Die
konsequente Umsetzung beruht jedoch nicht nur auf dem Einsatz neuartiger und
leichterer Werkstoffe. Vielmehr müssen der jeweilige Werkstoff, Konstruktion
und Fertigungsverfahren gezielt kombiniert werden.
Schweißverfahren sind von unerwünschten Nebeneffekten begleitet: Durch
die großen Temperaturunterschiede in der unmittelbaren Umgebung der Schweißstelle
können Eigenspannungen kaum vermieden werden, das Material verzieht sich,
Lebensdauer und Funktionalität werden beeinträchtigt. Sehr starker Verzug
kann darüber hinaus vor allem bei dünnwandigen Leichtbauteilen das
Zusammensetzen der einzelnen Bauteile extrem erschweren. Die Qualität
geschweißter Leichtbau-Komponenten hängt somit auch davon ab, inwieweit
fertigungsbedingte Verzüge und Eigenspannungen gezielt kontrolliert werden können.
Heutiger Stand der Technik ist es, vor, während und nach dem Schweißen
das Material so zu beeinflussen, dass Verzüge und Eigenspannungen
ausgeglichen werden. Solche Maßnahmen sind jedoch nur in begrenztem Umfang
wirksam, können die Fertigung erheblich verteuern und beruhen nahezu
ausschließlich auf individuellen praktischen Erfahrungen des Herstellers.
Hier sollen numerische Simulationen ansetzen. Damit könnten beispielsweise
Gefügeentwicklung, Verzug und Eigenspannungen während und nach dem Schweißen
bestimmt werden. Schweißtechnische Fertigungsabläufe ließen sich damit
bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase des Produkts so optimieren,
dass aufwändige Nachbehandlungen vermeidbar wären.
Im elektrischen Feld sprüht Lack ohne Verluste
Dünne Beschichtung jetzt auch für komplizierte Bauteile möglich
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und
Automatisierung IPA http://www.ipa.fhg.de
haben ein Verfahren entwickelt, bei dem elektrostatische Lackierung auch bei
kleinen und komplizierten Teilen eingesetzt werden kann. Bisher war das wegen
hoher Lackverluste, die durch den Einsatz von Lenkluft verursacht wurden,
nicht praktikabel. Den so genannten Overspray konnten Ulrich Hoffmann und
Ralph Hruschka nun unter Kontrolle bringen, indem sie die formende Lenkluft
durch ein bewegliches elektrostatisches Feld ersetzten.
Bei dem Verfahren laden Drück- und Steuerelektroden sowohl das
Lackmaterial als auch die Luft rings um den Sprühstrahl elektrostatisch auf.
Die Drückelektroden sind um den Zerstäuber angeordnet und passen den Sprühstrahl
an die Werkstückgeometrie an. Der Lack kann also auch um die Ecke und auf die
Rückseite von Werkstücken dirigiert werden.
Da die Aufladungshöhen von Lack und Elektroden beim Lackieren getrennt
regelbar sind, ist der Anwender in der Lage, den Sprühstrahl beliebig zu
formen. Es sei bereits gelungen, Fensterrahmen und Fernsehergehäuse exakt zu
lackieren, so die Forscher.
Das elektrostatische Sprühen ist deshalb so interessant, weil die
Lacknutzung wesentlich höher und der Farbauftrag gleichmäßiger als bei
Spritzverfahren ist. Die dabei bisher verwendete Lenkluft verursachte jedoch
auf Werkstoffen Luftturbulenzen, die den Overspray verursachen. Bei großflächigen
Teilen wie Karosserien spielte dieser Verlust nur eine untergeordnete Rolle. Für
kleinere Bauteile kam elektrostatisches Sprühen jedoch nicht in Frage.
