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Der prompd-Newsletter | 04.22

Wir hätten mal wieder was für Sie. Gleich neun BLIPS mit aktuellem Input aus F+E, die für Ihre Arbeit interessant sein könnten. So jedenfalls denken wir. Wenn wir falsch liegen, schreiben Sie es uns bitte.

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Bleiben Sie gesund und inspiriert. Herzlichst Ihr Armin Scharf

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BLIP 1 > VERFAHREN

Alternde Li-Ion-Batterien

Derzeit beruht nahezu die ganze Elektromobilität auf der Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien, weil sie eine hohe Energiedichte bieten. Doch die Ladungsträger, Lithium-Ionen, verändern sich bei jedem Laden und Entladen – und agglomerieren sich zunehmend. Dies wiederum reduziert die Beweglichkeit der Ionen insgesamt, was sich als Alterung und Kapazitätsverlust bemerkbar macht. „Die Verteilung der Lithium-Isotope in der Zelle hängt direkt mit deren Alterszustand zusammen“, sagt Carlos Abad von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Diese Verteilung lässt sich per Spektralanalyse unter Lichtanregung ermitteln. Doch die resultierenden Spektralbilder lassen sich visuell kaum unterscheiden, daher greift man am BAM auf Algorithmen zurück, die sonst für Gesichtserkennungen genutzt werden. Damit kann die Verteilung von Lithium-6 (leicht und schnell) und Lithium-7 (schwer und langsam) rasch ermittelt werden. Das BAM bietet das Prüfverfahren Herstellern von Li-Ion-Akkus an, die damit das Alterungsverhalten schon im Labor bewerten können.

www.bam.de

Foto: BAM

BLIP 2 > 3D-TECHNOLOGIE

Mikro-Glasteile aus dem Drucker

In Kooperation mit der University of California in Berkeley haben Forscher des Institutes für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Uni Freiburg ein Verfahren entwickelt, um mikrooptische Komponenten aus hoch transparentem Glas herzustellen.

Materialseitig basiert das Verfahren auf den ebenfalls in Freiburg konzipierten Glassomeren, feinsten Glaspulvern mit speziellen Kunststoff-Bindern. Durch die thermische Behandlung nach der Formgebung wird der Binder ausgetrieben und das Bauteil verdichtet. Diesen Werkstoff kombinierten die Freiburger nun mit der aus Berkeley stammenden Computed Axial Lithography (CAL). Die CAL strahlt in das flüssige Material aus verschiedenen Winkeln zweidimensionale Bilder des zu druckenden Objektes ein – wo sich diese Bilder überschneiden, härtet das Material sofort aus. Das Bauteil entsteht also in einem Schritt und nicht schichtweise wie bei additiven Verfahren sonst üblich. Mit dem Verfahren lassen sich auch Bauteile von 50 Mikrometern Größe drucken, die am Ende hoch transparentem Quarzglas entsprechen und sehr glatte Oberflächen zeigen.

www.imtek.de

Foto: University of California, Berkeley

BLIP 3 > SENSORIK

E-Skin mit Härchen

Sensitive Oberflächen – beispielsweise für Roboter – weisen bislang einen entscheidenden Mangel auf: Sie detektieren zwar Berührungen, nicht aber die Richtung, aus der sie kommen. Zusammen mit dem Leibniz IFW Dresden hat man am Forschungszentrum MAIN der TU Chemnitz nun eine Lösung entwickelt. Die Forscher integrieren anisotropische magnetoresistive Sensoren, sogenannte AMRs, in die Oberfläche. Die AMRs befinden sich als dreidimensionale Würfelstruktur auf einem Chip, der so das magnetische Vektorfeld auflösen kann: jedes einzelne Sensorelement lässt sich elektronisch adressieren und auslesen. Zusätzlich gelang es, die AMRs mit feinen Kunst-Härchen zu kombinieren. Bewegen sich die Härchen durch Berührung, so erkennen dies die magnetischen Wurzeln und bestimmen gleich die Richtung der Bewegung mit. Sensorik und Elektronik können dabei in die elastische Polymermatrix der E-Skin eingebettet werden.

www.tu-chemnitz.de

Grafik: Forschungsgruppe Prof. Dr. Oliver G. Schmidt

BLIP 4 > DIGITALISIERUNG

Kann mich ein Roboter ersetzen?

Diese Frage ist in etwa so alt wie Roboter überhaupt. Während Bots im Haushalt als Segen gehandelt werden, wird die Maschine im Beruf eher als Bedrohung wahrgenommen. Wie groß die Wahrscheinlichkeit ist, von einem Roboter ersetzt zu werden, lässt sich bislang nur grob abschätzen. Nun haben Ökonom*innen der Uni Lausanne zusammen mit Robotiker*innen der EPFL ein Tool entwickelt, das verschiedene Studien aufgreift, darunter die „H2020 Robotic Multi-Annual Roadmap“ der EU. Das Tool berechnet systematisch, welche Wahrscheinlichkeit besteht, in naher Zukunft beruflich von einem Bot ersetzt zu werden. Zugleich werden alternative Berufe ausgeworfen, die weniger Risiko mit geringem Umschulungsaufwand verbinden. 1000 Berufsfeldern haben die Forscher mit einem „Automation Risk Index“ hinterlegt, je höher der Quotient (Range 0,43-0,78), umso höher das Risiko des Ersetztwerdens. Industriedesigner*innen sind mit 0,56 eher im mittleren Bereich angesiedelt und auf absehbare Zeit sicher.

www.epfl.ch

BLIP 5 > TERMINTIPP

Digitale Technologien implementieren

Wann und welche digitale Technologien sind sinnvoll für das eigene Unternehmen? Die Gefahr, dass man zu überstürzt auf digitale Hype-Themen aufspringt, ist gegeben – sagen die Wissenschaftler des Fraunhofer-Institutes IAO. Man müsse schon genau hinschauen und per strategischer Evaluation die passenden Konzepte identifizieren. Wie das geht, ist Inhalt eines (kostenlosen) Webinars „ Neue Technologien als Problemlöser“ am 4. Mai. Primär gedacht für KMUs, für Innovationsmanager und Entwickler, soll die Veranstaltung konkrete Ideen zur Weiterentwicklung des Unternehmens liefern. Dabei geht es um Aspekte wie: digitale Produktentwicklung, digitale Produktion, Visualisierung von 2D- und 3D-Daten.

4. Mai 2022 | 15:00 – 17:00 | Anmeldung erforderlich

www.iao.fraunhofer.de

BLIP 6 > WERKSTOFFE

Nichtbrennbares Sperrholz

Sperrholz für den Innenausbau von Schiffen? Geht nicht, weil „normalentflammbar“. Diesem Dilemma hat sich das Fraunhofer-Institut WKI zusammen mit der Patrick Leleu Furnier GmbH angenommen und ein neues Sperrholz entwickelt. Dessen Kern aus epoxidgebundenem Blähglas rangiert der Sandwich-Werkstoff als „nichtbrennbar“ gemäß IMO FTP Code 2010 Part1. Der 8 mm starke Kern wird mit Furniersperrholz zu unterschiedlich starken Plattenmaterialien kombiniert. Voraussetzung: Das Sperrholz erhielt eine Kesseldruckimprägnierung. Der Werkstoff lässt sich mit herkömmlichen Werkzeugen verarbeiten und bietet laut WKI ähnliche Eigenschaften wie normales Sperrholz. Nun soll der Werkstoff für die Nutzung im Hochbau weiterentwickelt werden.

www.wki.fraunhofer.de https://patrick-leleu.com

Foto: WKI / Manuela Lingnau

BLIP 7 > AKUSTIK

Extrem dünne Lautsprecher

Mit nur 0,12 mm Dicke dürfte der am MIT entwickelte Laufsprecher wohl der dünnste der Welt sein. Außerdem sei er trotz seines komplexen Aufbaus effizient im Rolle-zu-Rolle-Prozess herstellbar.

Anstatt das gesamte Material vibrieren zu lassen, beruht ihr Design auf winzigen Kuppeln auf einer dünnen Schicht aus piezoelektrischem Material, die jeweils einzeln vibrieren. Diese Kuppeln sind auf der Ober- und Unterseite der Folie von Abstandsschichten aus PET umgeben, die sie zur Montagefläche hin schützen und dennoch frei schwingen lassen. Die Kuppeln sind nur 15 Mikrometer hoch und bewegen sich etwa einen halben Mikrometer auf und ab, wenn sie vibrieren. Jede Kuppel ist eine einzelne Klangerzeugungseinheit, daher müssen Tausende dieser winzigen Kuppeln zusammen schwingen, um hörbaren Schall zu erzeugen. Über die Größe der Löcher in der äußeren PET-Schicht kann die Schallleistung beeinflusst werden.

Die Forscher testeten ihren Dünnschichtlautsprecher, indem sie ihn 30 Zentimeter von einem Mikrofon entfernt an einer Wand montierten. Bei einer angelegten Spannung von 25 Volt und einer Frequenz von 1 kHz erzeugte der Lautsprecher einen hochwertigen Ton von 66 Dezibel. Bei 10 kHz stieg der Schalldruckpegel auf 86 Dezibel – dabei sind nur etwa 100 Milliwatt Leistung pro Quadratmeter erforderlich.

Die Technologie ließe sich laut MIT auch dazu verwenden, per Ultraschall Gegenstände im Raum zu orten.

www.news.mit.edu

Foto: MIT

BLIP 8 > FERTIGUNG

Automatisierte Kabelbaum-Herstellung

Künftig könnten sich auch Kabelbäume endlich automatisiert produzieren lassen. Zwei Forscher der Hochschule Karlsruhe ließen sich ein entsprechendes Verfahren patentieren, bei dem ein Industrieroboter die kundenspezifische Konfektionierung übernimmt. Bislang scheiterte der Robotereinsatz, weil die Greifsysteme Probleme hatten, biegeschlaffe Kabel zu greifen und Stecker zu verbinden. Das von Bernd Langer und Martin Kipfmüller erdachte Verfahren beruht auf dem raffinierten Einsatz von Kälte und Wärme. Um die Kabel steif zu machen, werden sie heruntergekühlt, an Biegestellen dann vom Greifer kurz partiell erwärmt und gleich wieder gekühlt, um die Verformung zu stabilisieren. Und schließlich können nun auch Kabel mit Steckern versehen werden.

www.h-ka.de

BLIP 9 > LESEN

Science Notes

Seit einiger Zeit entsteht hier in Tübingen ein schönes Magazin: Science Notes. Das universitäre Projekt, gefördert von der Klaus Tschira Stiftung, will Wissenschaft hinaustragen und greifbar machen. Jedes Magazin widmet sich schwerpunktmäßig einem Thema, die gerade aktuell erschienene Ausgabe dreht sich rund ums Reisen. Ein in pandemischen Zeiten vielleicht etwas zu optimistisches Thema, aber warum nicht. Grafisch mit viel Hingabe und Illustrationen umgesetzt, im handlichen Format mit über 100 Seiten. Das macht Spaß und hellt die Stimmung auf. Denn Reisen, naja – warum eigentlich nicht.

Science Notes | Reisen 6 Euro | ISSN 2568-1974 | www.sciencenotes.de

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