Patente der TU Darmstadt

Im 3D-Druck werden bislang meist massive und seltener
chemisch geschäumte Kunststoffe verwendet. Dabei
haben Schäume große Vorteile gegenüber konventionell
gedruckten Bauteilen. Chemische Treibmittel schränken
jedoch die Materialwahl, Porositätskontrolle und
Recyclingfähigkeit ein. Physikalisches Schäumen mit
überkritischen Fluiden bietet eine nachhaltige
Alternative mit präziser Prozesssteuerung, die bislang
nur in großtechnischen konventionellen Extrusionsanlagen
realisiert wurde.

Neuartige Beschichtungstechnologie für papierbasierte Materialien

Für das Schalten hoher Gleichspannungen werden meist
sehr viele serielle Elemente (z.B. Halbleiter) benötigt. Die
gegeneinander isolierte Ansteuerung erfolgt dabei
machanisch oder induktiv, wobei eine Isolation der
Ansteuerung gegen die volle Spannung mit einem
einzelnen Ansteuerungselement erfolgen muss. Nach
dem neuen Verfahren ist dies durch eine Kaskadierung
der Elemente nicht mehr erforderlich.

In ihrem Bestreben die Energieeffizienz ihres Produktionsequipments zu erhöhen, stoßen Unternehmen auf drei Umsetzungshürden: die fehlende Transparenz über Energieverbräuche, die Umsetzung wenig zielführender Maßnahmen aufgrund der hohen Maschinenkomplexität und die geringe Motivation von Werker:innen die Maßnahmen im Betrieb umzusetzen. Ein vom Equipment unabhängiges Assistenzsystem kann diese Hürden beseitigen.

Kalksandsteine werden hergestellt, indem Sand und Kalkhydrat in einem Autoklav kombiniert werden, wodurch CSH-Phasen entstehen. Der Hauptfaktor für den CO2-Fußabdruck von Kalksandsteinen ist die Herstellung von Kalk. Um einer Tonne Branntkalk zu produzieren entstehen unvermeidbar 440 kg CO2. Im Stand der Technik ist es bekannt, zementäre Materialien durch eine Karbonisierung auszuhärten.

Explizite Strukturdynamik-Codes, die zur Simulation von Crash, Metallumformung und Explosionen verwendet werden, erfordern optimierte Lösungsupdates, um hocheffiziente Berechnungen transienter Vorgänge zu erreichen. Dazu nutzen lineare Finite-Elemente-Codes Massenkonzentration, reduzierte Quadratur und Hourglass-Stabilisierung. Eine konkurrenzfähige Technologie höherer Ordnung – mit dem Potenzial, effizientere Simulationen zu liefern – konnte bislang jedoch nicht realisiert werden.

Bei der wässrigen industriellen Bauteilreinigung werden Reinigungsparameter wie zum Beispiel die Badtemperatur bislang auf einen festen Wert geregelt, ohne externe Faktoren wie Stromangebot oder Verschmutzungsgrad zu berücksichtigen. Die ausschließlich auf Expertenwissen basierenden Einstellungen machen die Prozessführung unflexibel und führen häufig zu energieintensiver Überreinigung.

Laserstrahlsteuerung mit räumlich-zeitlichen Mustererzeugung
hoher Dynamik nutzt oftmals akustooptische
Bauteile. Jedoch werden Kontrollbandbreite und
Flexibilität für Mehrstrahl- und intensitätsgesteuerte
Anwendungen durch Nichtlinearitäten und Wechselwirkungen
in der Steuerung mehrerer Strahlen und
mehrerer Dimensionen stark eingeschränkt. Notwendige
Vorkalibration und Rückkoppelkontrolle limitieren bisher
hochdynamische Mustergenerierung.

Erneuerbare Energie als Commodity wie Öl, Gas und Kohle zum weltweiten Handel und verlustlosen lagern

Schlanke Bauwerke wie Hochhäuser, Türme und Masten
werden immer leichter und höher gebaut. Unter Windund
Erdbebenlasten schwingen sie deutlich, was
Komfort und Gebrauchstauglichkeit beeinträchtigt und
die Ermüdung beschleunigt. Dem wird heute mit
Tilgermassen begegnet: mehrere Tonnen schwere
Festkörper, die an die Spitze des Bauwerks gehoben
werden müssen, dort dauerhaft wertvollen Raum
belegen und nur in einer Bewegungsrichtung wirken.

Heatpipes werden weltweit als effiziente und passive
Wärmetransportsysteme eingesetzt. Ihre Leistungsfähigkeit
beruht auf einer internen Kapillarstruktur, die
jedoch nur einfache Geometrien ohne Verzweigung
zulässt, da dadurch die Kapillarstruktur unterbrochen
wird und der Transportmechanismus versagt. Für
Anwendungen mit komplexeren Geometrien in der
Raumfahrt sind daher bislang nur aufwändige gepumpte
Systeme verfügbar.

Beschichtungsverfahren für keramische
Beschichtungen wie APS sind oft auf oxidische
Keramiken beschränkt. Die hergestellten
Beschichtungen sind meist porös, was deren Schutz
gegen korrosive Spezies verschlechtert.
Bei präkursorabgeleiteten keramischen Schutzschichten
werden Füllstoffe beigemengt, um höhere Schichtdicken
zu erreichen. Dies bedeutet aber immer ein gewisses
Maß an Inhomogenität und Porosität.

Aktuelle Lichttherapie ist gespalten: Stationäre Geräte
bieten die erforderliche Intensität von 10.000 Lux,
schränken jedoch die Mobilität massiv ein. Mobile
Lichtbrillen hingegen nutzen oft punktförmige LEDLichtquellen
mit gefährlich hohen Leuchtdichten bei
gleichzeitig zu geringer Gesamthelligkeit. Technisch
resultiert dies in Inhomogenität und Blendgefahr,
während nutzerseitig Desorientierung oder mangelndes
Wohlbefinden die Akzeptanz und therapeutische
Wirksamkeit signifikant begrenzen.

Objektiv Verschleiß Messen zur Reduktion von
Werkzeugkosten

Die industrielle Nutzung keramischen Multilagenkondensatoren steigt rapide an, sodass bei der Energieumwandlung, Luft- und Raumfahrt sowie Elektromobilität immer extremere Bedingungen gefordert werden. Die Probleme hierbei sind vielseitig. Entweder können die Kondensatoren nur unter bestimmten Spannungen effizient betrieben werden oder weisen stabile Kapazitäten nur bis 120 °C auf. Insbesondere sind für die simultane Belastung durch starke elektrische Felder und extreme Temperaturen keine Kondensatoren auf dem Markt, deren Kapazitätsschwankungen im Bereich ± 15% liegen.

Der aktuelle Status Quo im Umgang mit Proben zeigt, dass selbst unter kontrollierten Bedingungen eine gewisse Kontaminationsrate besteht. Dies unterstreicht die Herausforderungen bei der Aufrechterhaltung absoluter Reinheit und betont die Notwendigkeit von präzisen Methoden zur Kontaminationsminimierung in sensiblen Umgebungen.

In der Blechumformtechnik werden Prozesskräfte meist
indirekt oder mit externen Kraftsensoren gemessen, die
zusätzliche Einbauhöhe oder Bauraum erfordern.
Dadurch ist eine Integration in bestehende Werkzeuge
mit Standard-Stempelhaltern häufig nicht möglich. Eine
prozessnahe Kraftmessung direkt am Stempel fehlt
daher in vielen Anwendungen, obwohl solche Daten für
Prozessüberwachung und Industrie-4.0-Ansätze
zunehmend wichtig sind.

Blei ist ein hochgiftiges Element, das derzeit in der Industrie
zur Herstellung von Keramikkondensatoren und Aktuatoren
auf Bleizirkonatbasis verwendet wird. Ein weiteres großes
Problem ist die Verwendung von Edelmetallen wie Palladium
(Pd) oder Platin (Pt) als Innenelektrodenmaterial für die
Herstellung dieser MLCCs und MLCAs, die sehr teuer sind.
Darüber hinaus funktionieren herkömmliche BaTiO₃-basierte
Kondensatoren nur bis 125 °C, was den Bedarf an MLCCs mit
höherer Temperaturbeständigkeit verdeutlicht.

Aktuell werden On-Board-Ladegeräte weitgehend als zweistufige Topologie bestehend aus Active Frontend und einem galvanisch isolierten Gleichspannungswandler umgesetzt. Die zweite Stufe wird verwendet, um Fehlerströme zu vermeiden, welche den Fehlerstromschutzschalter (FI) auslösen würden. Dies hat den Nachteil, dass der Energiefluss zwei Mal leistungselektronisch gewandelt werden muss und dabei in beiden Stufen Verlustleistung auftritt.

Die direkte Nutzung von Licht zur Synthese Chemikalien ist wichtig für eine effiziente Energiespeicherung. Es konnte jedoch keine geeignete Lösung, z. B. zur katalytischen H₂O₂-Erzeugung und CO₂-Reduktion gefunden werden. Die im Labormaßstab hergestellten Produkte sind überwiegend Ein-Kohlenstoff-Verbindungen (C₁). Eines der Hauptziele ist die direkte Umwandlung in flüssige Verbindungen mit mehreren Kohlenstoffatomen (C₂+), die leicht gelagert und von den Edukten getrennt werden können.