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Seit 40 Jahren praxisnah studieren - Ohm-Hochschule Nürnberg

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FAKULTÄT

FAKULTÄT Werkstofftechnik Was hat Instant-Kaffee mit Keramik zu tun? Neues Forschungsvorhaben in der technischen Keramik Wenn es nach den Plänen der Forschungsgruppe „Technische Keramik“ von Prof. Dr. Thomas Frey aus der Fakultät Werkstofftechnik geht, wird besonders hochwertige High-Tech- Keramik genauso wie der schnell lösliche Kaffee im so genannten Gefriertrocknungsverfahren hergestellt. Die Experimente laufen schon seit über zehn Jahren. Nun soll das „Sprühgefriertrocknen von Granulaten für die Herstellung von Keramik“ fit für die industrielle Anwendung gemacht werden. Ein entsprechendes Forschungsvorhaben mit Partnerfirmen ist vom Bayerischen Wirtschaftsministerium genehmigt worden. In den nächsten drei Jahren werden sich Prof. Dr. Frey, eine Doktorandin aus der Fakultät Werkstofftechnik, Studierende aus dem Masterstudiengang Applied Research und Dr. Ralf Girmscheid von der Firma Rauschert Heinersdorf Pressig GmbH, derzeit Gastwissenschaftler in der Fakultät, intensiv mit dem Verfahren auseinandersetzen. Die bisher praktizierte Sprühtrocknung von Keramik hat einen entscheidenden Nachteil: Beim Trocknungsprozess bilden sich harte Granulate, die in den fertig gestellten Keramikbauteilen Fehler im Gefüge verursachen. Außerdem können damit nur relativ große Mengen hergestellt werden. In der High- Tech-Keramik geht jedoch der Trend zu immer teureren, aber kleineren Produktionseinheiten. „Trockenübungen“ im Labor Auch bei der Herstellung technischer Keramiken im Labor machen sich diese Probleme bemerkbar. Um dennoch zu brauchbaren Ergebnissen zu kommen, behelfen sich die Wissenschaftler/innen in der Fakultät Werkstofftechnik seit ungefähr zehn Jahren mit einem speziell entwickelten Gefriertrocknungsprozess. Dabei wird das wässrige Rohstoffge- 46 Die Forschungsgruppe „Technische Keramik“ von Prof. Dr. Frey mit Philipp Stellwag, Dr. Ralf Girmscheid, Tobias Schmied, Christian Schiller, Dr. Thomas Frey, Michael Dietz, Florian Stiegler, Kai Herbst (Doktorand), Tanja Einhellinger (Doktorandin), Andreas Dumke und Annika Klein (von links). misch (Schlicker) zunächst mit flüssigem Stickstoff bei einer Temperatur von ca. -196°C extrem schnell tiefgefroren und anschließend das dabei entstandene Eis direkt vom festen in den gasförmigen Zustand überführt. Nach 24 Stunden ist das gefrorene Gut getrocknet, d. h. von Eis und damit auch von Wasser befreit. Im Vergleich zur thermischen ist die Gefriertrocknung sehr schonend. Es entstehen keine harten Agglomerate und die Homogenität des ursprünglichen Gemischs bleibt erhalten. Die so hergestellten Bauteile haben hervorragende physikalische Eigenschaften. Für den Einsatz in der automatisierten Serienfertigung eignet sich diese Technik jedoch nicht: So hergestellte Pulver führen zu einer extremen Staubentwicklung und haben außerdem sehr schlechte Fließeigenschaften. Drei Jahre bis zur Serienreife Es wird also ein Verfahren gesucht, das den harten Anforderungen der Serienherstellung genügt. Die Tröpfchen des Schlickers sollen möglichst effektiv in ein Kältebad aus flüssigem Stickstoff eingebracht werden und nach dem Gefriertrocknen als Granulat erhalten bleiben. Dazu baut die Firma Dorst als Projektpartner in der Fakultät Werkstofftechnik eine erste Versuchsanlage auf (s. Bild Sprühgranulat aus Aluminiumoxid , 200-fach vergrößert. auf der rechten Seite). Eine neue, aus Projektmitteln finanzierte Gefriertrocknungsanlage wird mit der Sprüheinheit von Dorst verbunden. Nach erfolgreicher Auslegung, Anpassung und Erprobung der Anlage werden verschiedene Versuchsreihen zur Weiterentwicklung von drei verschiedenen Keramikqualitäten durchgeführt. Die drei Keramikarten sind in ihrem Anforderungsprofil bei der Verarbeitung extrem unterschiedlich und erlauben damit eine umfassende Beurteilung der Sprühgefriergranulation. Dr. Ralf Girmscheid von der Firma Rauschert Pressig-Heinersdorf koordiniert und überwacht die Versuchsreihen in der Fakultät Werkstofftechnik. Am Ende werden verschiedene Musterbauteile für die Textilindustrie hergestellt und von der Firma Oerlikon in der Schweiz, einem weiteren Projektpartner, getestet. OHM-Journal WS 2011 | 2012 Foto: Zentrum für Werkstoffanalytik Lauf

Foto: Fakultät Werkstofftechnik Hervorragende analytische Möglichkeiten Die umfangreichen Arbeiten in der Ohm- Hochschule konzentrieren sich auf drei Schwerpunkte: Verfahrensentwicklung und Erprobung, Werkstoffentwicklung sowie Granulatcharakterisierung. Mit ihr beschäftigt sich die Doktorandin Tanja Einhellinger, die von Studierenden des Masterstudienganges Applied Research unterstützt wird. Für das Projekt wird ein Großteil der in der Fakultät vorhandenen analytischen Möglichkeiten eingesetzt und durch spezielle rasterelektronische Messungen beim Projektpartner ZWL in Lauf ergänzt. Förderprogramm „Neue Werkstoffe“ Das Verbundprojekt wird zusammen mit den Firmen Rauschert Pressig- Heinerdorf GmbH, Rauschert Steinbach GmbH, Dorst Technologies (Kochel am See), dem An-Institut Zentrum für Werkstoffanalytik GmbH (Lauf), Oerlikon Heberlein Temco Wattwil AG in Wattwil/ Schweiz und der Fakultät Werkstofftech- Anzeige Nanotechnologie für die Elektronik – Elektronik für nachhaltige Energienutzung Das Fraunhofer IISB sucht laufend engagierte Studentische Mitarbeiter/innen in den Geschäftsbereichen Leistungselektronische Systeme, Elektromobilität, Halbleitertechnologie, Halbleiterfertigungsgeräte und -methoden, Technologiesimulation, Kristallzüchtung sowie EDV- Betreuung und Presse- und Öffentlichkeitsarbeit. Ebenso werden – in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente – attraktive Themen für Studien- und Diplomarbeiten bzw. Bachelor- / Masterarbeiten vergeben. � Jobs für Studierende � Praktika � Studien- / Abschlussarbeiten Kontakt: Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB Personal, Schottkystraße 10, 91058 Erlangen Tel.: +49-9131-761-0, Fax: +49-9131-761-390 OHM-Journal WS 2011 | 2012 personal@iisb.fraunhofer.de, www.iisb.fraunhofer.de Foto: Prof. Dr. Thomas Frey Sprühturm der Firma Dorst Technologies. nik durchgeführt. Es hat ein Gesamtvolumen von knapp zwei Millionen Euro bei einem Förderanteil von 50 % und einer Laufzeit von drei Jahren. Es wird im Rahmen des Bayerischen Förderprogramms „Neue Werkstoffe“ durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie gefördert. Die zweite Hälfte der Gesamtsumme wird durch die beteiligten Firmen aufgebracht. Die Fakultät Werkstofftech- Werkstofftechnik FAKULTÄT nik erhält mit 360.000 Euro den größten Anteil des Vorhabens und wird – wie bei staatlichen Einrichtungen üblich − zu 100 % gefördert. Ein erfreulicher Nebenaspekt: Um das Vorhaben durchführen zu können, wurde der Keramikgruppe in der Fakultät Werkstofftechnik ein Investitionsvolumen in Höhe von insgesamt 130.000 Euro genehmigt. Jetzt geht`s los! Die eigentliche Arbeit ist mit der Genehmigung eines Projektes jedoch noch nicht erledigt. Ganz im Gegenteil: das Rennen wird erst jetzt gestartet! Immerhin, das Fundament für die Umsetzung steht. Die Erwartungen und der damit verbundene Druck sind groß. Die beteiligten Firmen investieren ebenfalls viel Geld und Zeit. Auf die Mitarbeiter/innen der Hochschule kommt zusätzlich zu ihrer eigentlichen Tätigkeit eine beachtliche Zusatzbelastung zu. Es ist daher zu hoffen, dass am Ende alle Beteiligten feststellen: „Instant- Keramik“ funktioniert mindestens so gut wie „Instant-Kaffee“! DK 47

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