Technologien

Der Metallpulverspritzguss (Metal Injection Molding, MIM) ist das Schlüsselverfahren, wenn es um die wirtschaftliche Serienfertigung von hochpräzisen, komplexen Metallbauteilen geht. Dabei verbindet MIM die Gestaltungsfreiheit des Kunststoffspritzgusses mit den mechanischen Eigenschaften metallischer Werkstoffe. Das Fraunhofer IFAM zählt seit über 30 Jahren zu den führenden Forschungseinrichtungen auf diesem Gebiet und unterstützt Industriepartner bei der Umsetzung innovativer Werkstoff- und Bauteillösungen in neue Produkte.

Optimierte Dynamik und Stabilität durch die Kombination von Getriebeantrieb und Direktantrieb

VUV-STRAHLUNG OPTIMIERT SILIKONEIGENSCHAFTEN AN DER OBERFLÄCHE | Silikonelastomere begegnen uns in vielen unterschiedlichen Bereichen. Aufgrund ihrer hohen Elastizität, ihrer sehr guten Temperaturbeständigkeit und ihrer Biokompatibilität eignen sie sich für verschiedenste Anwendungen, beispielsweise in der Medizin- oder Lebensmitteltechnik. Die Oberflächeneigenschaften des Materials hingegen sind nicht ideal und erschweren den Einsatz in bestimmten Anwendungen. So sind Silikone beispielsweise verschleißanfällig, schmutzanziehend und lassen sich nur bedingt kleben. Am Fraunhofer IFAM wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die Oberflächen schnell und flexibel modifizieren lassen ohne die hervorragenden mechanischen Eigenschaften der Silikone zu beeinträchtigen.

INNOVATIVE LÖSUNGEN FÜR NACHHALTIGE KÜHLTECHNOLOGIEN | Magnetokalorische Kühlsysteme bieten der Industrie eine zukunftsweisende Alternative zu herkömmlichen Kompressionskältemaschinen – technologisch innovativ, wirtschaftlich attraktiv und ökologisch überzeugend. Anstelle klassischer Kältemittel nutzen diese Systeme den magnetokalorischen Effekt: Durch gezielte Magnetfeldänderungen in speziell entwickelten Materialien lässt sich Kälte effizient und kontrolliert erzeugen – ganz ohne den Einsatz von fluorierten Treibhausgasen.

HOCHLEISTUNGS-KOMPOSITE FÜR ZUVERLÄSSIGE ELEKTROMAGNETISCHE VERTRÄGLICHKEIT | Elektronische Systeme sind allgegenwärtig – von komplexen Maschinensteuerungen über Sensorik in der Industrie 4.0 bis hin zu elektrischen Antrieben im Fahrzeugbau. Damit wächst auch das Risiko für elektromagnetische Störungen, die andere Geräte beeinflussen oder empfindliche Systeme außer Funktion setzen können. Die Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) ist daher essenziell für die störungsfreie Funktion von Geräten und die Zuverlässigkeit sensibler elektronischer Geräte. Am Fraunhofer IFAM entwickeln wir innovative funktionale Komposite zum EMV-Schutz.

Produkte wie Klebstoffe, Vergussharze und Matrixharze für Faserverbundwerkstoffe oder Lacke müssen heutzutage nicht nur hohe technische und ökologische Standards erfüllen, sondern auch wirtschaftlich und nachhaltig sein. Die Basis zur Erfüllung dieser Anforderungen wird bereits bei den Rohstoffen gelegt. Am Fraunhofer IFAM bildet daher die Entwicklung neuartiger Rohstoffe, wie z.B. reaktive Polymere oder Additive, einen Schwerpunkt der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Die entwickelten Rohstoffe werden dabei in anwendungsnahen Formulierungen und spezifischen Anwendungen erprobt. Zudem werden am Institut Musterrezepturen auf der Basis neuer Rohstoffe entwickelt, oftmals auch im direkten Auftrag von Rohstoffherstellern.

Bausteine aus der Natur, die durch Evolution bereits perfektioniert wurden, sind hervorragend dafür geeignet, neue Werkstoffe und Oberflächen mit unterschiedlichen Funktionalitäten zu entwickeln. Diese können je nach Bedarf beispielsweise antimikrobiell, biokompatibel oder biologisch abbaubar sein. Als Institut mit Schwerpunkten in den Bereichen Kleb- und Oberflächentechnik ist es unser Ziel, Eigenschaften zu generieren, die für konkrete Anwendungen mit Bezug auf die Adhäsion erforderlich sind. Dabei arbeiten wir vorrangig mit den klassischen Bausteinen aus der Natur wie Zucker, Fetten und Proteinen und daraus abgeleiteten biobasierten Polymeren.

Die Entwicklung und Evaluierung kundenspezifischer Materialien und Klebstoffe gehört zu einem zentralen Arbeitsschwerpunkt unseres Instituts. Klebstoffe als Verbundwerkstoffe spielen dabei eine große Rolle. Die hervorstechenden Eigenschaften dieser Klebstoffe sind darin begründet, dass der Verbund andere Eigenschaften als die Einzelkomponenten besitzt. Hier liegt auch das große Potential, denn es gibt eine Vielzahl an Rohstoffen, die – geschickt formuliert – die Endeigenschaften eines Klebstoffes optimieren können. Dadurch werden dem Klebstoff bestimmte Eigenschaften wie z.B. elektrische oder Wärmeleitfähigkeit, Zähigkeit, Flammenhemmung und auch die immer stärker in den Fokus gerückte Rezyklierbarkeit verliehen.

Ob Luftfahrt, Automotive oder Medizintechnik: Klebstoffe kommen heutzutage in den unterschiedlichsten Anwendungen und Branchen zum Einsatz. Doch Klebverbindungen bringen auch einige Herausforderungen mit sich. So müssen Klebstoffe oft zusätzliche Funktionen übernehmen, angepasste Verarbeitungseigenschaften aufweisen, hohe Beständigkeiten gegenüber Temperaturwechsel und Medien zeigen oder zum Ende der Lebensdauer geklebter Bauteile ein Entkleben ermöglichen. Um diese Herausforderungen zu meistern ist die Analyse der eingesetzten Klebstoffe unumgänglich. Wir nutzen verschiedene Methoden für die Optimierung von Klebstoffrezepturen, die Analyse von Schadensfällen oder die gezielte Charakterisierung von Klebstoffen für eine anwendungsbezogene Klebstoffauswahl.

Der 3D-Druck ist eines der gefragtesten Fertigungsverfahren der heutigen Zeit. Die Technologie zeichnet sich durch enorme Geometrieflexibilität und einen geringen Materialverbrauch aus. Mit dem Verfahren können in sehr kurzer Zeit hochwertige Prototypen hergestellt werden. Die additive Fertigung wird jedoch auch für die industrielle Serienproduktion zunehmend interessant. Bauteile können individuell angepasst und mit geringem manuellen Aufwand direkt aus dem CAD-Modell gefertigt werden, was das Verfahren z.B. für die Dentaltechnik, die Luft- und Raumfahrtbranche oder den Werkzeugbau interessant macht. Mit der zunehmenden Verbreitung und Weiterentwicklung der additiven Fertigung wird auch der Bedarf an speziellen Materialien immer größer. Am Fraunhofer IFAM werden verschiedenste reaktive Harzformulierungen für den 3D-Druck entwickelt. Hierbei steht neben den finalen Bauteileigenschaften die Abstimmung zwischen Drucker und Material im Fokus der Arbeiten.