Welt der Werkstoffe

Aus der Materialforschung

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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Holz aus dem 3D-Drucker

Holz ist einer der wichtigsten nachwachsenden Werkstoffe, aber für moderne Fertigungsverfahren wie der additiven Fertigung bislang nicht zugänglich. Die Aufbereitung von Holzbestandteilen für den 3D-Druck ermöglicht Hightech-Funktionen durch gezielte Strukturierung, die bislang nur mit künstlichen Materialien wie Metallen oder Kunststoffen darstellbar sind.

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Dr. Simon Fleischmann: InfinBAT

Elektrochemische Energiespeicher wie die Lithium-Ionen-Batterie sind allgegenwärtig und verzeichnen durch die zunehmende Elektrifizierung von Automobilen eine wachsende Nachfrage. Das Projekt „InfinBAT“ entwickelt neuartige Elektrodenmaterialien, um die gegenwärtigen Limitationen von Batterien hinsichtlich Schnellladefähigkeit und Lebensdauer zu überwinden.

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Bioinspirierte Beschichtung zur Keimabwehr

Bakterielle Keime auf medizinischen Produkten stellen ein hohes Gesundheitsrisiko dar und können bei Patienten gefährliche Infektionen hervorrufen. Gesucht werden Beschichtungen, die Oberflächen dauerhaft und effizient keimfrei halten. Als biologisches Vorbild dient die feinstukturierte Haut von winzigen Tierchen, die unerwünschte Mikroorganismen mit Hilfe spezieller Biopolymere von sich fern halten.

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