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Samstag, 18.11.2017
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Mikrowelle hilft Materialwissenschaftlern

Neue Möglichkeit zur Verbesserung von Werkstoffen für Ski- oder Flugzeugbauteile

Die meisten Menschen kennen Mikrowellen aus der Küche, um Speisen zu erwärmen. Doch diese Geräte spielen - in großem Maßstab - auch eine wichtige Rolle in Wirtschaft und Wissenschaft. Mit ihrer Hilfe können beispielsweise Werkstoffe, die etwa in modernen Skiern, aber auch in Flugzeug- oder Autobauteilen vorkommen, verbessert werden. Dies haben jetzt Wissenschaftler am Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Universität Jena bewiesen.
Mikrowellenanlage

Mikrowellenanlage

"Hier ist jetzt die deutschlandweit - vielleicht sogar weltweit - leistungsstärkste Mikrowellenanlage zur Entwicklung neuer Verarbeitungstechnologien für Faserverbundmaterialien im RTM-Verfahren in Betrieb genommen worden", sagt Jörg Bossert. Der Jenaer Materialexperte leitet ein vom Thüringer Wirtschaftsministerium gefördertes Forschungsprojekt, bei dem ein neues Fertigungsverfahren für Faserverbundbauteile erprobt wird. Dabei setzt man auf die RTM-Technologie, bei der Verbundwerkstoffe durch Injektion des Harzes in eine mit Kohle- oder Glasfasern gefüllte Form hergestellt werden.

Um große Stückzahlen dieser so genannten Composite in hoher Qualität produzieren zu können, soll zum einen der Werkstoff - unter anderem Nano-Füllstoffe -verbessert werden. An diesem Part beteiligt ist auch Professorin Elisabeth Klemm vom Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Universität Jena. Zum anderen soll die Härtung des Harzes beschleunigt werden. "Bisher musste immer das gesamte Werkzeug erwärmt werden, da das Matrixharz bei höheren Temperaturen aushärtet", sagt Bossert. Jetzt nutzen die Materialwissenschaftler dafür eine Mikrowellenanlage.

Tücken der Technologie


Die Mikrowellengeneratoren verfügen über eine Anschlussleistung von zusammen 30 kW, wobei jeder der Generatoren einzeln in seiner Leistung geregelt werden kann. "Dies ist besonders wichtig, um die Feldverteilung in der Versuchskammer beeinflussen zu können", sagt Projektleiter Bossert. Er hat langjährige Erfahrung mit dem Verhalten von Keramiken im Mikrowellenfeld und kennt die besonderen Tücken dieser Technologie.


"Wenn man die Anlage und die Temperaturführung nicht im Griff hat, kann es zu elektrischen Entladungen, dem Entstehen eines Plasmas und extrem hohen Temperaturen kommen. Dies kann schlimmstenfalls die Zerstörung von Material und Anlage bedeuten", weiß der Experte von der Jenaer Universität. Deshalb stehen zunächst Untersuchungen zum Einfluss der Anlagenparameter auf die Feldverteilung in der Kammer im Vordergrund des Verbundprojektes.

Verarbeitungszeiten werden kürzer


Mit einer vorhandenen Laboranlage hat Uwe Weinzierl am IMT bereits getestet, welche Materialien für das RTM-Verfahren genutzt werden können. "Unser Ziel ist es, mit dieser Technologie das zu verarbeitende Verbundmaterial direkt zu erwärmen. Damit sind wir in der Lage, Verarbeitungszeiten erheblich zu verkürzen und Prozessenergie zu sparen", erklärt der Kunststoff-Experte.

"Diese Vorteile werden eine Grundlage dafür sein, dass die Kosten für die Herstellung von Compositbauteilen erheblich gesenkt und Faserverbundbauteile damit zukünftig für Produkte genutzt werden können, die jetzt noch der Blechbearbeitung vorbehalten sind", erwartet Weinzierl.

Die Anlage wurde im Rahmen des Projekts in Zusammenarbeit mit der Thüringer Firma Schmuhl Faserverbundtechnik GmbH & Co. KG, einem Hersteller von Bauteilen in Faserverbundtechnik aus dem thüringischen Liebschütz, und der Firma Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH aus Peine entwickelt.
(idw - Universität Jena, 15.02.2006 - DLO)
 
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