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Gewählte Kategorie Materialwissenschaften
Verpackungskünstler im High-Tech-Einsatz
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Infomercial des VDMA
Verpacken ist eine große Kunst – und beschäftigt eine ganze High-Tech-Industriebranche. Die Waren müssen absolut hygienisch, sicher und zuverlässig verpackt sein, das Materialgewicht für die Verpackung ist aufs Milligramm genau bemessen – und der Prozess für den Verpackungsvorgang muss in höchster Geschwindigkeit ablaufen. Dafür sorgen inzwischen auch sensor- und mikroprozessorgesteuerte Roboter, ohne die moderne Verpackungsverfahren undenkbar wären.
Link-Empfehlung der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
- VDMA-Infos zu Herstellern von Nahrungsmittel- und Verpackungsmaschinen – Link
Mehr zum Inhalt des Videos:
Maschinenbauer aus Deutschland gehören zu den weltweit führenden Anbietern von Verpackungsanlagen. Das Video des VDMA zeigt an einigen Beispielen aus der Produktion und der Entwicklung, welch aufwändige Technologie für die sensor- und mikroprozessorgesteuerte Verpackung sensibler Waren wie Arzneimittel zum Einsatz kommt. Die deutschen Maschinenbauer bieten nicht nur Komplettlösungen für ganze Verpackungslinien aus einer Hand. In der Branche gibt es auch Spezialisten, die Spitzentechnologie ausschließlich zu einzelnen Modulen der Verpackungskette bauen.
Dazu zählen beispielsweise Etikettiermaschinen – Etiketten spielen eine wichtige Rolle als Informationsträger auf jeder Verpackung. Jeder Verpackungstyp erfordert ein eigenes Etikettierverfahren, das von solchen flexiblen Maschinen beherrscht werden muss. Das Anforderungsprofil wird immer komplexer. Verpacken ist eine „Kunst“, die sich immer wieder neuen Herausforderungen stellt – mit einem klaren Ziel: die angemessene, perfekte Form für die Verpackung zu finden.
© VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau 2011
Großforschung für Batterien der Zukunft
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Am KIT arbeiten 200 Wissenschaftler an Hochleistungs-Akkumulatoren
Am Karlsruher Institut für Technologie arbeitet ein Kompetenzteam mit über 200 Experten an Entwicklungen rund um die Elektromobiltät. Es geht um die Analyse der gesamten Produktionskette: von der Chemie bis hin zum fertigen Batteriesystem. Das Ziel: die drastische Senkung der Herstellungskosten leistungsstarker Lithium-Ionen-Batterien auf 250 € pro Kilowattstunde.
Link-Empfehlung der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
- Informationen zu Competence E des KIT – Link
Mehr zum Inhalt des Videos:
Am KIT sind die Arbeiten von Wissenschaftlern unterschiedlicher Forschungsinstitute in das Kompetenzzentrum integriert. An einer Ultra-Hoch-Vakuumanlage analysieren Wissenschaftler verschiedenste Materialien, um die optimale Zusammensetzung für die Elektrodenbeschichtung und die Separatoren zu finden. Am Institut für Thinfilm-Technologie gehen sie der Frage nach, wie sich das Beschichten – also das Aufbringen der Paste auf Folie – im Produktionsprozess beschleunigen lässt. Andere Arbeiten befassen sich mit Fragen, wie Roboterarme die dünnen Folien in der Massenproduktion zerstörungsfrei greifen können, um sie an die nächste Bearbeitungsstation im Herstellungsprozess weiterzugeben.
Bei den Batteriezellen gibt es enormes Einsparungspotenzial: die Zellenfertigung macht fast 50 Prozent der gesamten Batteriekosten aus. Entsprechend groß sind die Möglichkeiten, durch verbesserte Produktionstechnologien Kostensenkungen zu erreichen. Deshalb geht es bei diesen Forschungen nicht nur um Lösungen mit dem Ziel, die Elektronik für das Batteriemanagement zu optimieren, sondern auch um das sogenannte Formieren, das erste Aufladen der Batterie. Ebenso bietet die sogenannte Leckstromprüfung Optimierungspotenzial; sie prüft, ob die Batterie unerwünscht Strom verliert.
© VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau 2011
Lithium-Ionen-Batterien der zweiten Generation
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Weltweite Forschungen für neue Kathodenmaterialien
Forschungen an Batterien und Akkus haben in den letzten zehn Jahren erheblich an Dynamik gewonnen. Die weltweite Suche nach neuen chemischen Materialien für die Lithium-Ionen-Technologie der nächsten Generation ist angelaufen. Getrieben sind diese Aktivitäten auch durch die rasant wachsende Elektromobilität, die einen Milliardenmarkt im Automobilsektor verspricht. Es geht um leistungsstarke, kompakte Batterien mit wesentlich höherer Lebensdauer als heute. Auch Deutschland will sich in diesem Feld positionieren.
Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
- Bundesforschungsministerium zur Strategie Elektromobilität – Link
- Batterie-Forschungen am Institut für Nanotechnologie des Karlsruher Instituts für Technologie – Link
- Entwicklungen innovativer Kathodenmaterialien in der BASF – Link
- Innovationsallianz “Lithium Ionen Technologie LIB2015″ – Link
Mehr zum Inhalt des Videos:
Lithium-Ionen-Batterien werden bereits milliardenfach produziert. Für Laptops sind sie weltweit standardisiert und kosten heute nur noch 150 bis 200 US-Dollar pro Kilowattstunde. Der Markt ist mit neunzig Prozent Anteil derzeit fest in asiatischen Händen. Für den Einsatz in Elektrofahrzeugen bedarf es aber wesentlich leistungsfähigerer Typen. Ein weltweites Rennen um die Marktführerschaft dieser nächsten Batterie-Generation ist angelaufen. Das erklärte Ziel: In den kommenden sieben Jahren sollen die Batteriekosten pro Kilowattstunde von heute 600 bis 1000 € auf 250 € gesenkt werden.
Die große Unbekannte bei den Lithium-Ionen-Batterien ist derzeit ihre Haltbarkeit. Ihr Einsatz im Fahrzeug erfordert einen längeren Lebenszyklus als bisher. Sie müssen kalte Winternächte wie heiße Sommertage verkraften und selbst bei flotter Vollgasfahrweise einwandfrei funktionieren. Offen auch, wie sich häufiges Tiefentladen nicht leer gefahrener Batterien vor jedem Stromtanken im Dauereinsatz auswirkt. Die Forschungen konzentrieren sich heute vor allem auf die Kathode, weil hier der größte Handlungsbedarf besteht. Rohstoffe machen heute rund 70 Prozent der gesamten Kosten einer Zelle aus. Ein Drittel davon entfällt allein auf die Kathode. Einsparung bei den Materialkosten, das ist die eine Seite der Forschungsanstrengungen. Aber auch Reduzierung des Materialgewichts ist angesagt. Für eine Kilowattstunde an Leistung braucht man heute rund zwei Kilogramm des Kathodenmaterials. Da lässt sich noch so manches Gramm wegrationalisieren.
Wissenschaftler experimentieren bereits mit Materialien für die weitere Zukunft, wobei Nanotechnologie eine große Rolle spielt. Perspektiven für die Entwicklung von Batterien der übernächsten Generation zeichnen sich bereits ab – sowohl hinsichtlich der Leistung pro Gewicht als auch hinsichtlich der Leistung pro Volumen. Lithium-Schwefel und Lithium-Luft gelten dabei als große Zukunftsvision.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
Wärmedämmung für den „smart forvision”
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Infomercial der BASF SE
Daimler und BASF haben auf der Internationalen Automobilausstellung 2011 ein Konzeptfahrzeug mit einer ganzheitlichen Perspektive für Elektromobilität vorgestellt. Ergebnis der technologisch-innovativen Zusammenarbeit ist der „smart forvision“, bei dem besonderes Augenmerk auf die Themen Energieeffizienz, Temperaturmanagement und Leichtbau gelegt wurde. Er zeigt etliche bisher im Autobau nicht eingesetzte Komponenten, die vor allem der Erhöhung der Reichweite des E-Autos dienen.
In diesem kreativ gestalteten Video stellt BASF einen extrem leichten Hochleistungsdämmstoff vor, der hilft, das Gewicht der Fahrzeuge deutlich zu senken und gleichzeitig einen Beitrag zum ganzheitlichen Temperaturmanagement zu leisten. Die von BASF neu entwickelten dünnen Dämmplatten bestehen aus mikroskopisch kleinen dicht gepackten Kugeln, sie leisten dabei ebensoviel wie um ein Mehrfaches dickere herkömmliche Schaumstoffplatten und verringern auf diese Weise das Fahrzeuggewicht. Die Gewichtsreduzierung gilt als wesentliche Stellgröße, um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen. Im „smart forvision“ sind darüber hinaus noch weitere ideenreiche Effizienz-Konzepte vorgestellt worden, etwa Solarzellen und energiesparende OLEDs im Dach des visionären Smart. Weiter ersetzen Verbundmaterialien für den sogenannten multifunktionalen Leichtbau die bisher verwendeten schweren Metallbauteile für das Chassis.
Automobilhersteller Daimler und Zulieferer BASF wollen mit der Zusammenlegung ihrer Aktivitäten im Bereich Elektromobilität mit Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten dazu beitragen, Elektroautos schneller in den Alltag zu bringen.
© BASF SE 2011
OLED: das strahlende Licht der Zukunft
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Infomercial der Siemens AG
Innovative Lichttechnologien lassen die Welt in neuem Glanz erstrahlen und bieten Designern und Architekten gleichzeitig bisher unbekannte Einsatzmöglichkeiten. Für das Licht von morgen hat die Siemens-Tochter Osram eine Pilotanlage für OLED-Technologien in Betrieb genommen.
Osram entwickelt derzeit OLEDs auf der Grundlage organischer Halbleiter. Diese werden in mehreren, sehr dünnen Schichten auf Glas aufgedampft. Sie sind so dünn, dass sie transparent bleiben. Der Chemiker Dr. Bernhard Stapp, bei Osram für Leuchtdioden verantwortlich, erläutert die Strategie des Herstellers. Sie richtet sich auch darauf, die OLED gemeinsam mit Lichtplanern und Designern weiter zu entwickeln. Stapp hat bei Siemens den Ruf eines Vor-und Querdenkers, der schon früh die Bedeutung der OLED-Technologie erkannt hat. Osram will sie in einer Pilotproduktion erproben, die dann bis zur Serien- und Massenfertigung führen soll.
© Siemens AG 2011
Wenn Kautschuk zu Keramik wird
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Infomercial der Wacker Chemie AG
Herkömmliche Kabel sind brennbar, das heißt, dass sie im Fall eines Brandes Kurzschlüsse verursachen und damit den Brand sogar weiter ausbreiten können. Neue Siliconkautschuke weisen jetzt den Weg zu Sicherheitskabeln für den breiten Anwendungsmarkt.
Bei sogenannten Sicherheitskabeln ist die Funktionsfähigkeit durch einen isolierenden Kabelmantel auch während eines Brandes gewährleistet. Bis vor kurzem konnten solche Kabel wegen hoher Produktionskosten nur als teure Sonderanfertigungen hergestellt werden. Der breite Einsatz im Fahrzeug- oder Werkzeugbau blieb ihnen daher verschlossen. Seit kurzem lassen sich neuartige Siliconkautschuke mit besonderen Fähigkeiten einfach auf den Kupferleiter aufbringen. Auch dieser Kautschuk-Schutzmantel „verbrennt“ zwar, allerdings entsteht keine Asche, sondern der Kautschuk verwandelt sich dabei in eine sehr harte Keramikschicht, die selbst bei Temperaturen um 1000 Grad Celsius noch ausreichend elektrisch isolierend wirkt.
Sicherheitskabel dieser Art eignen sich für den Einsatz auf Ölplattformen ebenso wie in der Fahrzeugtechnologie. Das Infomercial der Wacker AG zeigt die Herstellung dieser innovativen Sicherheitskabel für den breiten Markt.
© Wacker Chemie AG 2011
