Welt der Werkstoffe

Aus der Materialforschung

End-of-Life Datenaustausch für eine verbesserte Kreislaufwirtschaft in der Automobilbranche

Der Datenaustausch in der Automobilindustrie ist häufig auf bilaterale Beziehungen beschränkt. Angesichts der Anforderungen der Kreislaufwirtschaft ist jedoch ein unternehmensübergreifender Materialdatenaustausch entlang der gesamten Lieferkette notwendig. Der steigende Bedarf an nachhaltigen Produkten verlangt von Automobilherstellern, Zulieferern und Verwertern die Entwicklung kreislauffähiger Designs und Prozesse, weshalb ein digitaler Austausch von Materialdaten entscheidend ist.

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Aus alten Fischernetzen werden Hightech-Werkstoffe

Abgelegte Fischernetze und Schiffsseile sind ein großes Umweltproblem: Sie treiben oft als sogenannte Geisternetze durch die Ozeane und gefährden Meereslebewesen. Doch was wäre, wenn sich diese Abfälle in wertvolle Hightech-Materialien verwandeln ließen? Genau das untersucht das Forschungsprojekt "OceanLFT". Das Ziel: Kunststoffe aus alten Fanggeräten sollen nicht länger im Meer landen, sondern zur Herstellung neuer, langlebiger Produkte dienen.

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Wirkprinzipien der Bandscheibe verbessern die Dämpfung in technischen Systemen

Die Dämpfung stoßartiger Belastungen bei der Abbremsung bewegter Massen ist in vielen technischen Anwendungen relevant, um Schäden durch Überlastung sowie Lärm zu mindern. Konventionelle Dämpfungslösungen lassen sich in der Regel nur durch kosten- und zeitintensive manuelle Justierungen an geänderte Randbedingungen anpassen. Als innovative Lösung soll im Projekt ProBand ein selbstanpassendes, programmierbares Dämpfungsmaterial erforscht werden, das sich am Vorbild der menschlichen Bandscheibe orientiert.

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Digitalisierte Wertschöpfungskette für Stahlkomponenten

Die Fertigung von Stahlbauteilen zeichnet sich durch eine Vielzahl energieintensiver Prozessschritte aus, welche entscheidenden Einfluss auf alle resultierenden Bauteileigenschaften haben. Aufgrund fehlender Daten und Datenverknüpfungen gibt es allerdings große Lücken in der ganzheitlichen Betrachtung der Prozesskette was die Optimierung bzgl. Energieverbrauch, klimaschädliche Emissionen, Lebensdauerbewertung und ReUse / Recyclierbarkeit einschränkt. Es fehlt bisher eine skalenübergreifende ontologische Beschreibung der Prozesse und Werkstoffe in Kombination mit einer prozessbegleitenden Datenerfassung und Modellierung.

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Klimaschonendere Betone im Fertigteilbau

Die Betonindustrie steht unter hohem Druck, klimaschädliche Emissionen bei der Betonherstellung zu senken. Besonders im Fertigteilbereich fehlen bislang wirtschaftliche und nachhaltige Lösungen für schnelle Festigkeitsentwicklung. Durch eine physikalisch aktivierbare innovative Materialmischung sollen Betone mit deutlich reduziertem Zementklinkergehalt bei gleicher Performance hergestellt werden.

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Innovative Pulverlackbeschichtung für superhydrophobe Oberflächen

Fast alle technischen Oberflächen sind heutzutage zur Optimierung der Oberflächenfunktionalitäten beschichtet, lackiert oder bedruckt. Pulverlacke weisen gegenüber Nasslacken erhebliche Vorteile auf, da keine umwelt- und gesundheitsgefährdenden Lösemittel emittiert werden und deutlich weniger Abfälle beim Lackierungsprozess anfallen. Im Gegensatz zu lösemittelbasierten Lacken ließen sich bislang allerdings mit Pulverlacken keine wirtschaftlich und technisch nutzbaren Beschichtungen für superhydrophobe Oberflächen mit Selbstreinigungseffekt herstellen.

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Digitalisierte Materialforschung für optimierte hybride Werkstoffe

Hybridwerkstoffe, auch als Multimaterialkombinationen bezeichnet, finden heute vermehrt Einsatz im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt oder im Automobilsektor. Die Vorteile der verschiedenen Werkstoffe werden dabei kombiniert, um besonders leichte und stabile Strukturen zu ermöglichen. Mit Hilfe eines digitalen Zwillings soll zukünftig eine ressourcenoptimierte und zuverlässige Entwicklung von Hybridstrukturen auf Basis individualisierter Fügeverbindungen möglich sein.

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Verbesserte Implantate durch reibungsmindernde und selbstheilende Beschichtungen

Künstliche Implantate sollen im menschlichen Körper möglichst bioverträglich, mechanisch belastbar und lange haltbar sein. Bei natürlichen Gelenken ermöglicht der Gelenkknorpel durch eine sehr wirksame Grenzflächenschmierung eine reibungsarme Beweglichkeit. Implantatbeschichtungen, die die Gleitfähigkeit verbessern und den Abrieb verringern, bieten aussichtsreiche Potenziale, um die Haltbarkeit künstlicher Gelenke deutlich zu steigern.

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Metallorganische Tinten für Elektronik aus dem Drucker

Sogenannte "gedruckte Elektronik" ermöglicht es uns, Elektronik in die verschiedensten Materialien zu integrieren. Diese Technologie gewinnt in unserer vernetzten Welt immer mehr an Bedeutung und kommt schon heute in einer Vielzahl smarter Geräte zum Einsatz, beispielsweise in Smartphones und Fitnesstrackern. Für individualisierbare Elektronik im Kleinserien-Bereich fehlt es allerdings an druckbaren Materialien. Genau hier setzt das Projekt "PrintedSilver" an.

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Jun.-Prof. Dr. Luise Göbel: StimuCrete

Beton ist schon lange viel mehr als ein unscheinbarer grauer Stein. Aus dem ursprünglichen Drei-Stoff-System, bestehend aus Zement, Kies und Wasser, ist ein Hochleistungswerkstoff mit hervorragenden Eigenschaften in Bezug auf die Tragfähigkeit, Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit geworden. Um neuesten Entwicklungen hinsichtlich der Nachhaltigkeit und Gestaltungsfreiheit noch besser gerecht werden zu können, soll der Baustoff durch das Projekt StimuCrete mit innovativen Eigenschaften versehen werden.

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Biogedruckte Gewebe für die Medizintechnik und als Ersatz für Tierversuche

Das Forschungsfeld "Bioprinting" entwickelt sich sehr dynamisch. Die Potenziale zur Herstellung künstlicher Gewebe für den Einsatz in der Medizintechnik und Pharmaforschung sind enorm. Für eine industrielle Anwendung mangelt es aber oftmals an standardisierten Verfahren und Prüfmethoden. Im Projekt werden neue Biotinten erforscht, die in Kombination mit dem Sterolithografieverfahren einen standardisierten Biodruck von Mikrogeweben ermöglichen sollen.

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Sensorik für den sicheren Umgang mit Wasserstoff

Wasserstoff ist ein zentraler Bestandteil der Energiewende und des Europäischen Green Deals für ein klimaneutrales Europa. Für eine nachhaltige Wasserstoffindustrie sind Sicherheits- und Zuverlässigkeitsaspekte von zentraler Bedeutung. Hierfür ist es erforderlich, Wasserstoff präzise, schnell und kostengünstig nachweisen zu können. Dies gilt sowohl für Gasgemische als auch für Werkstoffe, die mit Wasserstoff in Berührung kommen.

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Jun.-Prof. Dr.-Ing. Daniela Duarte Campos: BlindZero

Hornhautschäden als Folge von Verletzungen, Infektionen oder erblichen Hornhautdefekten können Schmerzen, verschwommenes Sehen und schließlich Blindheit verursachen. Wenn Hornhautschäden und Sehstörungen nicht mit nicht-invasiven Behandlungen wie Augentropfen, Antibiotika und entzündungshemmenden Medikamenten korrigiert werden können, sind Hornhauttransplantationen die ultimative Behandlungsoption.

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Programmbroschüre Mat2Twin

Förderbekanntmachung "Experiment!Material"

Mit "Experiment!Material" fördert das BMFTR mutige Ideen in der Material- und Werkstoffforschung. Ziel ist es, hochriskante und disruptive Forschungsansätze zu erproben, die das Potenzial für grundlegend neue technologische Entwicklungen haben. Die Maßnahme schafft Freiräume für innovative Experimente, aus denen langfristig neue Anwendungen und Verfahren entstehen können.

vollständigen Text auf bmftr.bund.de lesen

Weitere Infos und Dokumentvorlagen

Videotrailer Mat2Twin

Bürgerumfrage zur Materialforschung

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Infoverteiler Werkstofftechnologien

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