Aktuelles

Das Fraunhofer IWS arbeitet an einer neuen Evolutionsstufe des reaktiven Fügens. Reaktive Multischichtsysteme (RMS) sollen künftig als Direktbeschichtung auf Wafer- und Bauteilebene oder als dünne Folien Sensoren und andere Bauteile in der Mikrosystemtechnik besonders schonend und umweltfreundlich fügen – bei geringerem Energieeinsatz und dennoch weit schneller als die bisher eingesetzten Fügetechnologien.

Moderne Spritz-, Schweiß- und additive Fertigungstechnologien sollen dabei helfen, einem sehr sparsamen alternativen Raketenantrieb für lukrative Kleinsatelliten-Missionen zum Durchbruch zu verhelfen. Dabei handelt es sich um ein Aerospike-Triebwerk. Sie könnten den Treibstoffverbrauch bei vielen Raketenstarts um ein Drittel senken und damit die ökologische und finanzielle Bilanz der Raumfahrt verbessern.

Funktionalisierte Faser-Kunststoff-Verbunde sollen Metalle ersetzen – daran arbeitet ein Team um Manuel Reif. Der Forscher aus der Gruppe Thermisches Spritzen wurde nun für seine Forschungen im Leichtbau mit dem Oerlikon Metco Young Professionals Award ausgezeichnet. Sie haben eine Lösung gefunden, Faser-Kunststoff-Verbunde so zu funktionalisieren, dass sie auch dort zum Einsatz kommen können, wo bislang Metalle überlegen waren. Am Beispiel einer Flugzeugtragfläche zeigten sie, wie sich mittels thermischen Spritzens Mehrschichtheizsysteme aufbringen und gleichzeitig das Gewicht verringern lassen.

Jährlich vergibt die Gesellschaft für Tribologie (GfT) Förderpreise für herausragende wissenschaftliche Arbeiten innerhalb der Tribologie. Der diesjährige Gewinner Dr. Stefan Makowski vom Fraunhofer IWS konnte mit seiner Promotionsarbeit »Superlubricity und tribochemischer Verschleiß: Wechselwirkung von tetraedrisch amorphen Kohlenstoffschichten mit fettsäurebasierten Schmierstoffen« überzeugen.

Im Zuge der digitalen Revolution nehmen numerische Simulations- und Berechnungsmethoden eine entscheidende Rolle in allen Phasen des Produktlebenszyklus ein. Um strukturrelevante Produkte der Zukunft für den Automobilbau und die Luftfahrt sowie für die Medizin und Energietechnik zu entwickeln, bedarf es einer ganzheitlichen Strategie mit besonders enger Verzahnung zwischen virtueller und realer Welt.

Sicherungen, Module und Verbindungskabel kommen in den unterschiedlichsten technischen Umgebungen zum Einsatz – vom Inneren herkömmlicher Schaltschränke bis in den Weltraum reichen die Anwendungsgebiete. Während der Automatisierungsgrad in der Herstellung unterschiedlicher technischer Komponenten steigt, bleibt die Verkabelung ein aufwendiger und fehleranfälliger manueller Prozess. Forschende am Fraunhofer IWS entwickeln mit Partnern wie AIRBUS Verfahren, um Leiterbahnen günstig und sicher herstellen zu können.

Mit dem Stahlbau verbinden viele Menschen das Handschweißen mit grell leuchtendem Lichtbogen. Um großformatige, hochbelastete Stahlbaukonstruktionen wie Hallenkräne oder Windkrafttürme qualitätsgerecht zu fertigen, bedarf es eines umfassenden technischen Know-hows und effizienter Verfahren. Hochenergetische, moderne Fügeverfahren, wie das Laserstrahlschweißen sind auf dem Weg, den Stahlbau in den nächsten Jahren zu revolutionieren. Dieses Ziel verfolgte ein in den vergangenen 2,5 Jahren durchgeführtes Forschungsprojekt zum verzugs- und energiearmen Laserstrahlschweißen für dickwandige Stahlbaustrukturen.

Normgerechte Kennwerte sind die unverzichtbare Basis für die Werkstoffauswahl zu Beginn einer Bauteilentwicklung. Mit fortschreitendem Entwicklungsstadium eines neuen Produkts treten jedoch anwendungsorientierte Belastungsszenarien in den Fokus, die sich am Fraunhofer IWS durch eine unmittelbare Verknüpfung zwischen Prozesswissen und werkstofflichem Verständnis in individuelle Prüfszenarien umwandeln lassen.

Die neue Werkstoffklasse der Hochentropielegierungen (HEL) verspricht viele Innovationen in der Luftfahrt, im Turbinen- und Werkzeugbau und in weiteren Industriezweigen. Die unzähligen Variationen der chemischen Komposition dieser Werkstoffklasse zu testen, würde viele tausend Jahre Entwicklungsarbeit benötigen. Forscher des Fraunhofer IWS haben Methoden zur Werkstoffentwicklung weiterentwickelt, die diese Arbeiten enorm beschleunigen.

Die Elektrifizierung kommunaler Nutzfahrzeuge verstärkt die Nachfrage nach ultraleichten Fahrzeugaufbauten, um das zusätzliche Batteriegewicht zu kompensieren. Ein angepasster Multimaterial-Leichtbau auf Basis faserverstärkter Kunststoff-Halbzeuge und Aluminiumstrukturen lässt es zu, Leichtbaubehälter kostengünstig in Kleinserie zu fertigen. Besonderen Stellenwert nimmt dabei die Art der Fügetechnologie ein.

Die zunehmende Elektrifizierung in der Mobilität macht auch vor dem Luftraum nicht Halt. Die Batterie ist dabei für alle elektrischen Fluganwendungen Schlüsseltechnologie und Flaschenhals zugleich. Ihr Eigengewicht limitiert maßgeblich die Reichweite bzw. Nutzlast des Fluggeräts.

Im Projekt »ESDBond« haben das Kunststoff-Zentrum (SKZ) und das Fraunhofer IWS erfolgreich flexible elektrisch leitfähige Kleb-und Vergusssysteme zur Ableitung elektrostatischer Ladungen modifiziert. Dabei erreichten sie durch den Zusatz geringster Mengen von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) erhebliche Verringerungen des elektrischen Volumenwiderstands. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen untersucht das Nachfolgeprojekt »carBONDshield« Möglichkeiten für den Einsatz derart modifizierter Systeme für eine elektromagnetische Abschirmung.

In den vergangenen Jahren haben umfangreiche Entwicklungsarbeiten das Potenzial des thermischen Spritzens mit Suspensionen aus feinen Pulvern mit Partikelgrößen im Sub-Mikrometer- und Nanometerbereich sichtbar gemacht. Das Suspensionsspritzen ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Beschichtungen, bei denen sich Schichtdicken, Morphologie und Eigenschaften über einen extrem weiten Anwendungsbereich variieren lassen.

Neue Beschichtungen von Bremsscheiben erfüllen immer komplexere Anforderungen. Um deren Qualität zu prüfen, kommt herkömmlicherweise ein zerstörender metallografischer Anschliff zum Einsatz. Dieser ist teuer, langsam und ressourcenintensiv. Forscher am Fraunhofer IWS haben nun gezeigt, dass eine schnelle und zerstörungsfreie Bewertung auch mit dem LAwave^®-Verfahren möglich ist.

Hybride Fertigung bezeichnet die Kombination unterschiedlicher Fertigungsverfahren, um deren Vorteile zielgerichtet einzusetzen. Derartige Ansätze werden am Fraunhofer IWS mit besonderem Fokus auf additive Fertigungsverfahren verfolgt. Die Hybridisierung kommt dort zum Einsatz, wo – lokal und geometrisch begrenzt – Werkstoffe mit optimierten Eigenschaften notwendig sind: etwa in der Medizintechnik, dem Automobil- und Anlagenbau sowie der Luft- und Raumfahrt.

Das Fraunhofer IWS und die Papiertechnische Stiftung PTS schaffen gemeinsam die Grundlagen für einen bindemittelfreien Fügeprozess von Papier. Sie erzeugten bereits schmelzfähige Reaktionsprodukte, indem sie Papiere mit einem Kohlenstoffmonoxid-Laser (CO-Laser) bestrahlten. Anschließend »klebte« das Forscherteam in einem Heißsiegelverfahren zwei Papiere.

Bremsscheiben rücken in der aktuellen Energiediskussion in den Fokus. Wissenschaftler des Fraunhofer IWS entwickeln mit HICLAD® ein Verfahrenskonzept, das den Korrosions- und Verschleißschutz per maßgeschneiderter Oberflächenfunktionalisierung maximieren soll. Im Blick steht dabei auch das Reduzieren von Feinstaubemissionen. Ein weiteres Plus: die kostengünstige Serienfertigung.

Die Sächsische Akademie der Wissenschaften zu Leipzig hat Andrés Fabián Lasagni zum Ordentlichen Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse gewählt. Damit reiht sich der Professor der TU Dresden in die Liste der über 200 renommierten Mitglieder verschiedener Fachrichtungen ein. Im Rahmen der hybrid stattfindenden öffentlichen Herbstsitzung der Akademie am 11. Dezember 2020 wird Lasagni in Anwesenheit von Sebastian Gemkow, Staatsminister für Wissenschaft des Freistaates Sachsen, festlich in die Akademie aufgenommen.

Die optische Lithographie gilt seit über 40 Jahren als Schlüsseltechnologie für die Fertigung von Mikrochips. Die neue Entwicklung hin zur EUV-Lithographie erweiterte die Grenzen des klassischen Verfahrens um ein Vielfaches. Das Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS trug mit dazu bei, dass nun die Fraunhofer-Gesellschaft, ZEISS und TRUMPF für den Zukunftspreis 2020 nominiert wurden. Das Projekt »EUV-Lithographie – Neues Licht für das digitale Zeitalter«, beschäftigt sich mit der Herstellungsmethode der neuesten EUV-Mikrochip-Generation. Auf dem Weg zu diesem Erfolg setzte das Fraunhofer IWS zusammen mit Fraunhofer IOF und Fraunhofer ILT in den vergangenen Jahrzehnten einige Meilensteine.

Die erste Präsidentin der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V. (DGM) heißt Prof. Martina Zimmermann. Sie tritt das Amt am 1. Januar 2021 an. Gemeinsam mit Prof. Gerhard Schneider (Hochschule Aalen) bildet sie die Doppelspitze der DGM für die Amtszeit 2021/22. Beide waren im Rahmen der virtuell abgehaltenen DGM-Mitgliederversammlung Ende September 2020 gewählt worden.