F&E Kompakt

Die Sicherheit moderner Faser-Nanomaterialien im Blick

Steinbeis R-Tech ist im EU -Projekt BIO4SE LF aktiv

2016 hat die EU das Horizont2020-Projekt „BIO4SELF“ ins Leben gerufen. Im Projekt werden selbstverstärkte Polylactid (PLA)-Verbundwerkstoffe entwickelt, die einer höheren mechanischen Beanspruchung standhalten sollen, als es gängige selbstverstärkte Polypropylene heute tun. Steinbeis Advanced Risk Technologies (R-Tech) ist im Projekt verantwortlich für die Ökobilanz, die Lebensdauerkosten, Sicherheitsstandards und die Risikoanalyse. BIO4SELF (Biobased self-functionalized self-reinforced composite materials based on high performance nanofibrillar PLA fibres) wird mit 7 Millionen Euro gefördert und umfasst 16 Partner aus Wissenschaft, angewandter Forschung und Industrie.

BIO4SELF sucht nach vollständig bio-basierten selbstverstärkten Polymerverbundstoffen (SRPC). Um SRPC zu produzieren, sind zwei Klassen von PLA notwendig: Solche mit niedriger Schmelztemperatur, um das Grundgerüst zu formen und solche mit ultrahoher Steifigkeit und hoher Schmelztemperatur, um Faserverbundstoffe zu formen. Der Weg hin zu eigen funktionalisierten PLA-Faserstoffen führt über mehrere Stufen: Geruchsreduzierte PLA, hydrolytisch stabile PLA, selbstheilende PLA und selbstfühlende PLA. Neben diesen technischen Entwicklungen erstellte das Steinbeis R-Tech-Team die initialen Sicherheitsrichtlinien, um die Sicherheitsanforderungen und Nutzungsbedingungen für die neue Art von Nanomaterialien einzuhalten. Ziel der ersten Fassung des Dokuments ist es, bei den Partnern das Bewusstsein zu schärfen für sogenannte „Safety-by-design“-Ansätze. Die Methodik ist auch relevant für die Weiterentwicklung der bestehenden Regularien und ihrer praktischen Anwendung in der Nachfolge des europäischen Standardisierungsdokuments CWA 16649:2013 zum Management neuer technologischer Risiken, das ebenfalls von Steinbeis R-Tech entwickelt wurde. Die zweite Fassung wird sich auf mehrere industrielle Anwendungen der vorgestellten Methodik konzentrieren, um die Verwertung durch die Endanwender zu unterstützen.

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Aleksandar Jovanovic, Flor Angela Quintero, Gözde Kara
Steinbeis Advanced Risk Technologies GmbH (Stuttgart)
su1190@stw.de

Fluide auf strukturierten Oberflächen und in porösen Strukturen

Steinbeis-Experten entwickeln Simulations-Software

Benetzung und Flüssigkeitsausbreitung auf strukturierten Oberflächen und in zellulären porösen Medien spielen eine zentrale Rolle in einem breiten Spektrum von Anwendungen und für unterschiedliche Werkstoffe. Mit dem an der Hochschule Karlsruhe entwickelten Softwarepaket Pace3D können die Kontaktwinkeleigenschaften von Flüssigkeitstropfen und Flüssigkeitsfilmen auf komplexen Oberflächen simuliert werden. Über das Steinbeis-Transferzentrum Werkstoffsimulation und Prozessoptimierung werden Computersimulationen mit Pace3D angeboten.

Die Anwendungsbeispiele für eine derartige Flüssigkeitsausbreitung sind zahlreich: vom Lotuseffekt auf rauen nano- oder mikrostrukturierten Oberflächen über in Bauteilbereiche eindringende Flüssigkeit als Vorlaufprozess für Korrosion bis hin zur Kondensation und Verdunstung auf Gewebefasern zur Wassergewinnung. Die an der Hochschule Karlsruhe in Form von Pace3D entwickelten Modelle basieren auf dem Prinzip der Energieminimierung und sind in der Lage, die 3D Topologie und Ausbreitungsdynamik mehrerer nichtmischbarer Fluide unter Berücksichtigung der substanzspezifischen Eigenschaften zu beschreiben. Die physikalischen Kenngrößen der Flüssigkeiten und die Trägerstruktur sind Bestandteil der Modellierung und ermöglichen die Analyse der Kontaktwinkelprozesse für verschieden behandelte Oberflächen. In Simulationsstudien kann die Wirkung der Oberflächeneigenschaften und der geometrischen Auslegung der Struktur oder des Bauteils auf die Benetzung und auf die Kapillarkräfte systematisch erforscht werden. Im Rahmen von Förderprojekten mit Industriepartnern haben die Karlsruher Experten Pace3D schon erfolgreich zur Vorhersage von Kondensations- und Verdunstungsraten, zur Bestimmung von anisotropen Permeabilitätseigenschaften, zur Bestimmung der Flüssigkeitsmengen und der Fortschrittsgeschwindigkeit in Kanälen, Spalten und Porenstrukturen eingesetzt.

Kommunikationsplattform rund um „Smart Components“

SEZ koordiniert internationales Netzwerk „Smart industrial components“, darunter versteht man

Elemente, Module und Tools, die im Rahmen von Industrie 4.0 die Digitalisierung der Produktionsprozesse ermöglichen. Zu ihren Eigenschaften gehören Konnektivität und Kommunikation, Selbstanpassungsfähigkeit durch Analyse der Monitoringdaten, Optimierung und eigenständiges Lernen. Diese Bausteine werden aktuell intensiv auf nationaler und internationaler Ebene erforscht und weiterentwickelt. Allerdings fehlt im Moment noch ein guter Überblick über die bisher breit gestreuten Entwicklungs- und Reifegrade, genauso wenig besteht eine Vernetzung der relevanten Akteure rund um das Thema. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat das Steinbeis-Europa-Zentrum (SEZ) 2015 die Bildung einer europäischen Kommunikationsplattform zum Thema „Smart Components“ angestoßen.

Mit dem Ziel, den technologischen Austausch untereinander zu fördern und die Verwertung der Forschungsergebnisse durch die Industrie zu beschleunigen, vernetzt das SEZ eine Kerngruppe von sechs laufenden EU-Forschungsprojekten (I-Ramp³, ReBorn, SelSus, T-Rex, INTEFIX und Power-OM) im Rahmen des EU-Projekts Co-FACTOR. Im Sinne des Industrie 4.0-Gedankens konzentrieren sich die sechs Projekte auf den Bereich fortschrittliche, intelligente Fertigung und auf Technologien, die dafür die Voraussetzungen schaffen, sogenannte „Smart Components“. Am Projekt beteiligen sich Partner aus Deutschland, Großbritannien, Spanien und Portugal. Im Oktober 2016 führte das SEZ als Koordinator des EU-Projekts Co- FACTOR einen Roadmapping-Workshop mit Experten zum Thema „R&D priorities and benchmarking of smart industrial components“ in Brüssel durch. Im Workshop kamen Fachleute aus der verarbeitenden und produzierenden Industrie, IT- und Digitalisierungsbranchen, Forscher, Technologie- und Business Consultants mit europäischen Experten aus Verbänden und der Politik zusammen, um Prioritäten und Schlüsselthemen der Forschung festzulegen und der Europäischen Kommission ein entsprechendes Feedback für künftige Forschungstrends und Finanzierungsprioritäten zu geben. Außerdem wurden die vorherrschenden nicht-technologischen und sozioökonomischen Faktoren betrachtet und diskutiert, die die Weiterentwicklung von Smart Components beeinflussen. Die Ergebnisse werden in zwei Green Papers veröffentlicht und werden dann auf der Website zu finden sein.

Seite teilen

OK
Diese Webseite verwendet Cookies, um Ihnen den bestmöglichen Service zu gewährleisten. Durch die Nutzung unserer Internetseite stimmen Sie der Verwendung von Cookies zu. Weitere Informationen