Vitrocell wird im Rahmen des Vorhabens eine neuartige Expositionsanlage aufbauen, mit der der Einfluss von Carbonfaser-Stäuben auf die menschliche Lunge möglichst realitätsnah untersucht werden kann. Hierzu soll ein kompaktes und standardisiertes Testsystem mit hohem Durchsatz für die Bestimmung der Exposition der Lunge realisiert und erprobt werden. Die mit dem Testsystem in einem möglichst realitätsnahen Modell der Lunge erfassten Partikel sollen anschließend hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Lungenzellen getestet werden. Besonderer Forschungsbedarf besteht hinsichtlich der Herstellung und Zuführung des Aersolstroms zum Expositionssystem. Hier wird von Vitrocell ein neues Verfahren erarbeitet, mit dem von einem Probekörper Carbonfasern steuerbar abgeschliffen und anschließend gezielt in einen Aerosolstrom eingebracht werden können. Das Testsystem von Vitrocell ist eine wichtige Voraussetzung zur Prüfung der biologischen Wirkung von Carbonfaser-Stäuben auf die menschliche Lunge. Um ausreichend Untersuchungen mit den Stäuben durchführen zu können, muss das Expositionssystem so früh wie möglich zur Verfügung stehen. Daher werden von Vitrocell zu Beginn des Projektes mehrere Arbeitspakete parallel bearbeitet. Die Erforschung des Verfahrens zur Aerosolherstellung startet wie die Konstruktion des Expositionssystems im ersten Projektmonat. Der Aufbau beider Komponenten wird möglichst zeitgleich abgeschlossen, um im Anschluss alle Komponenten (Expositionsanlage, Aerosolgenerator und analytische Systeme) zu montieren und das Zellexpositionssystem in Betrieb zu nehmen. Während der Inbetriebnahme werden bereits erste Untersuchungen durchgeführt, um möglichst früh Optimierungsbedarf am System aufzudecken und entsprechende Arbeiten durchzuführen. Nach den Optimierungen beginnen die eigentlichen Untersuchungen, die von Vitrocell begleitet werden, um mögliche Probleme schnell vor Ort zu lösen. Zum Abschluss des Projektes werden die Expositionsversuche gemeinsam ausgewertet.
Die Verfügbarkeit kompakter Generatoren mit supraleitenden Rotorwicklungen ist eine wesentliche Voraussetzung zur zukünftigen Realisierung kostengünstiger Windkraftanlagen. Um die hierfür benötigten erheblichen Supraleitermengen preiswert herstellen zu können, wird im beantragten Vorhaben das neuartige Verfahren der Aerosol-basierten Kaltabscheidung auf das vielversprechende Hochtemperatur-Supraleitermaterial Magnesiumdiborid angewendet. Palas zielt darauf ab, das Ausgangspulver als Aerosol mit der gewünschten Partikelverteilung zur Verfügung zu stellen und im weiteren Verlauf des Vorhabens auch größere Mengen bis 500 g/h dispergieren zu können. Die Aerosolerzeugung soll unter atmosphärischen Bedingungen sowie kontinuierlich und mit konstanter Konzentration ablaufen. Palas wird einen Dosierer entwickeln und aufbauen, um Magnesiumdiborid-Partikel zu dispergieren und in einen Aerosolstrom zu überführen. Da die erzeugten Partikel die Bildung des Supraleiters und damit letztlich dessen Leitfähigkeit beeinflussen, ist es wichtig, die Größe der Partikel zu charakterisieren und auf ein gewünschtes Maß zu klassieren. Dazu wird Palas einen virtuellen Impaktor aufbauen. Das Partikelgrößenspektrum wird mit einem Partikeldetektor (SMPS) charakterisiert. Schließlich ist die entwickelte Prozesskette zur Bereitstellung größerer Aerosolvolumenströme für die Aerosol-basierte Kaltabscheidung hochzuskalieren.
Die Verfügbarkeit kompakter Generatoren mit supraleitenden Rotorwicklungen ist eine wesentliche Voraussetzung zur zukünftigen Realisierung kostengünstiger Windkraftanlagen. Um die hierfür benötigten erheblichen Supraleitermengen preiswert herstellen zu können, wird im beantragten Vorhaben das neuartige Verfahren der Aerosol-basierten Kaltabscheidung auf das vielversprechende Hochtemperatur-Supraleitermaterial Magnesiumdiborid angewendet. Die Beiträge der Universität Bayreuth liegen vor allem auf dem Gebiet der Aerosol-basierten Kaltabscheidung. Es werden vorwiegend Grundlagenuntersuchungen an Magnesiumdiborid-Filmen zur Schichtausbildung und zu den Abscheidebedingungen auf unterschiedlichen Substraten durchgeführt. Weiterhin wird zusammen mit den Projektpartnern am Konzept zur Verbesserung von Schichtqualität und Abscheideeffizienz gearbeitet. Konkret sollen Magnesiumdiborid-Pulver hergestellt und auf ihre Eignung für den Prozess qualifiziert werden. Außerdem sollen Grundlagenuntersuchungen hinsichtlich der Aerosolerzeugung und den Beschichtungsparametern, sowie ein zielführender Prozessablauf bezüglich der Herstellung von Funktionsschichten durchgeführt werden. Darüber hinaus soll am Design und der Herstellung des Demonstrators in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern mitgearbeitet und der Beschichtungsprozess in Bezug auf die Abscheide-Effizienz und das Pulver-Recycling optimiert werden.
Ziel des geplanten Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines vernetzten elektronischen Steuerungssystems mit Anbindung an die Gesamtanlage zur Lackaerosolherstellung und deren Komponenten zur ganzheitlichen Energie- und Ressourceneinsparung. Die zu entwickelnde zentrale Steuerung wurde am Beispiel der industriellen Fertigung von Lackaerosolen entwickelt und demonstriert. Die zentrale Steuerung dient als Prototyp zum Nachweis des Funktionsprinzips zur Untersuchung der Steuerungsparameter und zur Evaluation möglicher weiterer Anwendungsgebiete. In einer ersten Projektphase war eine Demonstration des neuen Steuerungsverfahrens am Beispiel der industriellen Fertigung von Lackaerosolen bei der Firma MotipDupli, europäischer Marktführer in der Herstellung von Lackaerosolen, vorgesehen. Das Steuerungsmodell wurde in unterschiedliche Module je betrachtetes Medium aufgebaut. Anlass des Vorhabens ist, dass aufgrund des Einsatzes von dezentralen Steuerungen in industriellen Fertigungsanlagen im Bereich der Lackaerosolherstellung, der Energieeinsatz und die Energieverbräuche in Fertigungsbetrieben bisher nur lokal und einzeln erfasst werden können. So werden Maschinen und Anlagenkonstellationen morgens ein- und abends ausgeschaltet, ungeachtet der Notwendigkeit. Betrachtet man den Energieverbrauch, so sind hier große Einsparpotenziale möglich, ohne betriebliche Notwendigkeiten einzuschränken. Aus diesem Grunde haben Fertigungsbetriebe das Interesse, neue zentrale Steuerungslösungen in deren Fertigungslinien einzusetzen. Das Projekt verlief weitestgehend zur vollen Zufriedenheit. Die Feldversuche bei der Firma MotipDupli bestätigen den Trend, dass zentrale Steuerungssysteme, wie im vorliegenden Projekt, zukünftig stark nachgefragt werden. Auch von den Maschinenherstellern sind positive Resonanzen zu vernehmen. Die Bereitschaft für eine Anwendung ist vorhanden, so dass derzeit alle Punkte für eine erfolgreiche Realisierung der zweiten Phase sprechen. In dieser soll die Adaption der zentralen Steuerung an Anlagen verwandter und in weiteren Schritten an beliebige Fertigungslinien erfolgen. Hierzu müssen die Module des Steuerungssystems entsprechend weiterentwickelt werden.
Objective: In order for the commercial production of large CIGS modules on the multi-MW scale to be successful, the processes must still be streamlined and optimised taking considering both economical and ecological aspects. This project aims to support the developme nt of this material- and energy-saving thin-film technology so it can gain a foothold in the free PV market. Promising laboratory results will be transferred to large-scale production, where the availability of appropriate production equipment and very hig h material and process yields are of decisive importance. 4 universities, 2 research institutes, and 4 companies will work closely together in order to merge the physical understanding of the processes and the engineering know-how, which are necessary for up-scaling the CIGS technology to a marketable multi-megawatt production volume. We will focus on: (1) very high-quality modules manufactured by coevaporation of CIGS and applying cost-effective methods, ETA up to 14 Prozent on 0.7 m2; (2) the development of Cd-free buffer layers for Cd-free CIGS modules on an area of up to 0.7 m2, ETA up to 12 Prozent; (3) and the development of a mid-term alternative: electrodeposition of low-cost CIS modules with ETA above 10 Prozent (estimated cost about 0.8 E/Wp). We will transfer the Mo back contact sputtering know-how to a specialised European large-area glass coater to provide substrates for both the coevaporation and the electrodeposition approaches. All process developments such as modifications of the back contact, wet- or vacuum-deposited buffer layers, the multi-stage coevaporation of CIGS, or improved Ga incorporation in electrodeposited absorbers will first be tested and evaluated on the laboratory scale. Successful approaches will be up-scaled and transferred to three independ ent commercial CIGS pilot lines located in three different European countries. Novel process and quality control techniques must also be developed and applied to reach these ambitious goals.
Angesichts knapper werdender Ressourcen und strengerer gesetzlicher Auflagen bezüglich der Schadstoffemission ist der Leichtbau vor allem im Automobilbau einer der wichtigsten Schwerpunkte der Produktentwicklung. Das Innenhochdruckumformen von Magnesiumhohlprofilen bietet in dieser Hinsicht durch die enge Verknüpfung von Strategien des Form- und Stoffleichtbaus bedeutsame Potentiale. Der Werkstoff Magnesium weist jedoch bei Raumtemperatur ein sehr geringes Umformvermögen auf. Untersuchungen zum Warmumformen von Magnesiumblechen haben gezeigt, dass sich das Umformvermögen von Magnesium bei höheren Temperaturen (250 Grad C) deutlich verbessert. Für die Anwendung des Innenhochdruckumformens von Rohren bei höheren Temperaturen zur Herstellung von Integralhohlformteilen aus Magnesiumlegierungen fehlen bislang die wissenschaftlich-technischen Grundlagen. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes soll eine Variante des Warm-Innenhochdruckumformens mit Erwärmung über das Wirkmedium, ergänzt durch eine Werkzeugerwärmung, in Wechselwirkung mit dem Werkstoff Magnesium grundlegend untersucht und darauf aufbauend für den Anwender aufbereitet werden. Mit dem Forschungsprojekt Innenhochdruckumformen von Magnesiumrohren bei Erwärmung der Ausgangsteile über das Wirkmedium sollen wesentliche Voraussetzungen für die industrielle Nutzung des Warm-Innenhochdruckumformens von Magnesiumrohren zur Herstellung extrem leichter Integralhohlformteile für den Automobilbau geschaffen werden.
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