Technologien

DRUCKPROZESSE OPTIMIEREN, QUALITÄT SICHERN UND PRODUKTIONSKOSTEN SENKEN | Stabile und reproduzierbare Druckprozesse sind entscheidend für gleichbleibende Produktqualität und wirtschaftliche Fertigung. Das Fraunhofer IFAM unterstützt Unternehmen dabei, Prozesse systematisch zu analysieren, zu optimieren und Ausschuss sowie Produktionskosten zu reduzieren.

ENERGIEEFFIZIENTE UND KOSTENGÜNSTIGE BATTERIEELEKTRODEN DURCH LÖSUNGSMITTELFREIE PROZESSE | Die industrielle Skalierung neuer Produktionsprozesse für Batteriekomponenten ist entscheidend, damit innovative Batterietechnologien in die Anwendung gelangen. Leistungsfähige Materialien allein reichen dafür jedoch nicht aus: Sie müssen auch in skalierbaren, effizienten und nachhaltigen Herstellungsprozessen verarbeitet werden. Genau hier setzt die Forschung des Fraunhofer IFAM an: Mit innovativen Pulvertechnologien und lösungsmittelfreien Elektrodenprozessen entwickelt das Institut neue Ansätze für die Batteriezellfertigung und betrachtet deren Umsetzung bis hin zur industriellen Produktion.

Dichtmassen kommen in den unterschiedlichsten Branchen wie der Luft- und Raumfahrtindustrie oder dem Automobil- und Schiffbau zum Einsatz. Je nach Anwendungsfall – z.B. im Treibstofftank, zur Kantenabdichtung, als Interfay oder Overcoating müssen sie spezifische Anforderungen erfüllen. Dichtstoffe müssen daher individuell entwickelt, geprüft und zugelassen werden. Das Fraunhofer IFAM verfügt über jahrelange praktische Erfahrung in diesem Bereich. Dabei stehen die Auswahl der Vorbehandlung, Haftvermittler und Dichtmasse für die jeweilige Anwendung sowie deren Prüfung und Qualifikation im Vordergrund. Unser Institut bietet Unterstützung bei der entsprechenden Auswahl und Durchführung der notwendigen Materialprüfungen an.

Strömungswiderstandsoptimierende Beschichtungen und Oberflächen, die von biologischen Vorbildern wie Delfinen, Haien und Pinguinen inspiriert sind, bieten zahlreiche Vorteile für die Windkraft, Luftfahrt und Schifffahrt. Innovative Technologien können dazu beitragen, den Kraftstoffverbrauch und somit auch die Emissionen von Schiffen und Flugzeugen zu reduzieren und den Wirkungsgrad von Zukunftstechnologien wie Windenergieanlagen zu erhöhen. Durch die Nutzung bionischer Vorbilder, wie den Sharkskin Riblets, dem Gefieder von Pinguinen oder der Haut von Delfinen können strömungswiderstandsreduzierende Beschichtungen eine Effizienzsteigerung sowie eine Senkung der Betriebskosten ermöglichen.

Das »Zentrum für vernetzte Oberflächen- und Lacktechnik« am Fraunhofer IFAM zeigt die Zukunft der Oberflächenbehandlung. Das hochmodern ausgestattete Technikum verfügt über digital verknüpfte Industrieroboter – wie u. a. Lackierroboter – für die automatisierte Reinigung, Vorbehandlung und anschließende Lackierung von Bauteiloberflächen in Klein- und Großstrukturen. Dabei wird die gesamte Prozesskette digital abgebildet und um Interaktionsmöglichkeiten mithilfe von Virtual und Augmented Reality ergänzt. FuE-Ziele sind u. a. die Realisierung digital vernetzter Oberflächentechniksysteme und -prozesse als auch die Prozess- und Qualitätsoptimierung durch maschinelles Lernen und den Einsatz von AR-/VR-Methoden.

ALTERUNG, UV- UND WITTERUNGSBESTÄNDIGKEIT VON WERKSTOFFEN UND BESCHICHTUNGEN NORMGERECHT PRÜFEN | Bewitterungsprüfungen schaffen die Grundlage, um die Widerstandsfähigkeit von Materialien, Bauteilen und Oberflächen gegenüber natürlichen Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Frost und Temperaturwechseln zu beurteilen. Sie machen potenzielle Schwachstellen frühzeitig sichtbar, unterstützen die Qualifizierung von Werkstoffen für Innen- und Außenanwendungen und liefern belastbare Daten für Lebensdauerabschätzungen. Das Fraunhofer IFAM führt künstliche Bewitterungsprüfungen in Xenon- und QUV-Bewitterungskammern durch. Ergänzt werden diese um natürliche Freibewitterungen an ausgewählten Expositionsstandorten. Geprüft werden unter anderem Kunststoffe, Metalle, Verbundwerkstoffe, Beschichtungen, Lacke und Klebstoffe, auf Wunsch auch unter zusätzlicher Druck- oder Zugbeanspruchung.

PRÜFLABOR FÜR LACKE, BESCHICHTUNGSSTOFFE UND KORROSION | In der Lackentwicklung und Qualitätssicherung sind genormte Eignungsprüfungen des Lacks notwendig, um eine möglichst genaue Charakterisierung des Beschichtungssystems zu erhalten. Das Fraunhofer IFAM bietet eine große Bandbreite an Untersuchungsmethoden zur Bestimmung bzw. Überprüfung von bspw. Haftfestigkeit, Elastizität, Härte, Chemikalienbeständigkeit oder Wetterbeständigkeit. Dabei erfolgt die Lackprüfung sowohl an flüssigen Lacken als auch an ausgehärteten Beschichtungen. Je nach Anwendungszweck werden diese variierenden Belastungen ausgesetzt – unter Laborbedingungen oder auch bei Freibewitterung. Dafür setzen die Forscherinnen und Forscher normierte Prüfverfahren ein, aber entwickeln bei Bedarf auch maßgeschneiderte Test- und Prüfmethoden.

Die Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) ist eine der leistungsfähigsten Methoden zur chemischen Analyse von Oberflächen. Sie liefert detaillierte Informationen über die Elementkonzentrationen, chemischen Bindungszustände und Oxidationsstufen der äußersten 1-10 Nanometer eines Materials. Zudem ist auch eine Sputter-Tiefenprofilierung möglich. Damit ist XPS unverzichtbar für Schadensanalytik, Qualitätssicherung und Materialforschung – insbesondere in der Elektronik, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Kunststoff- und Lackindustrie.

Das Fraunhofer IFAM entwickelt kognitive, KI-basierte Lösungen, die es Robotern ermöglichen, ihre Umgebung und den Zustand von Prozessen wahrzunehmen, sich verändernde Situationen zu bewerten und ihre Bewegungen während der Aufgabenausführung anzupassen.

WARUM TITAN EINE GEZIELTE OBERFLÄCHENVORBEHANDLUNG BRAUCHT | Titan verbindet hohe spezifische Festigkeit, geringe Dichte und sehr gute Korrosionsbeständigkeit mit ausgezeichneter Biokompatibilität. Deshalb wird der Werkstoff unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, chemischen Industrie und im Leichtbau eingesetzt. Gleichzeitig stellt die sehr stabile natürliche Oxidschicht hohe Anforderungen an die Oberflächenvorbehandlung: Für Kleben, Beschichten, Fügen oder funktionale Oberflächen müssen Reinheit, Rauheit, Benetzbarkeit und Oberflächenchemie gezielt eingestellt werden. Die nasschemische Vorbehandlung umfasst Reinigungs-, Beiz-, Polier- und Oxidationsprozesse. Ziel ist eine reproduzierbar funktionalisierte Oberfläche als Grundlage für nachfolgende Beschichtungen, Klebprozesse oder funktionale Anwendungen. Die Verfahren lassen sich spezifisch auf verschiedenste Titanlegierungen anwenden.