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Vorstudie Reversible Adhaesion - ein neuer Aspekt in der Klebstoff-Forschung

Hocheffiziente, modulare Multicopter auf Basis nachwachsender Rohstoffe, Teilvorhaben 3: Entwicklung geeigneter Klebstoffsysteme

IBiFi: Erforschung, Entwicklung und Evaluation eines Fügeverfahrens zur Realisierung integrierter Bipolarplatten-Filz-Komponenten für Redox-Flow-Batterien, Teilprojekt: Übergeordnete Charakterisierung und Entwicklung einer serientauglichen thermischen Fügemethode für die Fertigung

Es soll ein geeignetes Fügeverfahren zur kostengünstigen stoffschlüssigen Verbindung elektrisch leitfähiger Bipolarplatten-Filz-Komponenten für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien entwickelt werden. Mit Hilfe wissenschaftlicher Methoden, ingenieurstechnischen Erfahrungswerten und der Expertise der beiden Komponentenhersteller werden geeignete Verfahren ausgewählt, analysiert und das vielversprechendste Verfahren zu einem industrietauglichen Herstellungsprozess weiterentwickelt und evaluiert. Zur Realisierung eines gezielten und fokussierten Auswahlprozess werden in einem ersten Schritt die erforderlichen Spezifikationen und Anforderungen in einem Lastenheft definiert. Mindestens zwei verschiedene stoffschlüssige Fügeverfahren sollen untersucht werden: Das Verkleben mit leitfähigem Klebstoff sowie das Fügen durch thermisches Verschmelzen. Die für die Umsetzung möglichen Prozessschritte und Methoden müssen in Hinblick auf ihre technische Machbarkeit und verfahrenstechnische Eignung hin getestet werden. Anschließend findet eine Auswahl jeweils einer Klebemethode sowie einer thermischen Fügemethode statt, welche bzgl. ihrer Prozessparameter untersucht und optimiert werden. Parallel dazu werden wichtige Parameter (Leitfähigkeit, Stabilität, Haftkraft etc.) charakterisiert. Die vielversprechendsten Verbundkomponenten werden in Stacks hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Stabilität im realen Redox-Flow-Batterie-Betrieb untersucht. Zudem werden parallel Konzepte entwickelt, wie die untersuchten Fügeverfahren in einem industriellen Fertigungsprozess umgesetzt werden könnten. Dazu werden neben verfahrenstechnischen Fragestellungen auch ökonomische Aspekte untersucht. Die Eignung der hergestellten Komponente für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien soll in einem Short-Stack über mindestens 500 Vollzyklen demonstriert werden. Zielmarke ist hierbei mindestens die Erreichung gleicher Performance- und Leistungsdaten klassisch verpresster Aufbauten.

IBiFi: Erforschung, Entwicklung und Evaluation eines Fügeverfahrens zur Realisierung integrierter Bipolarplatten-Filz-Komponenten für Redox-Flow-Batterien, Teilprojekt: Entwicklung einer Klebemethode für die Serienfertigung

Es soll ein geeignetes Fügeverfahren zur kostengünstigen stoffschlüssigen Verbindung elektrisch leitfähiger Bipolarplatten-Filz-Komponenten für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien entwickelt werden. Mit Hilfe wissenschaftlicher Methoden, ingenieurstechnischen Erfahrungswerten und der Expertise der beiden Komponentenhersteller werden geeignete Verfahren ausgewählt, analysiert und das vielversprechendste Verfahren zu einem industrietauglichen Herstellungsprozess weiterentwickelt und evaluiert. Zur Realisierung eines gezielten und fokussierten Auswahlprozess werden in einem ersten Schritt die erforderlichen Spezifikationen und Anforderungen in einem Lastenheft definiert. Mindestens zwei verschiedene stoffschlüssige Fügeverfahren sollen untersucht werden: Das Verkleben mit leitfähigem Klebstoff sowie das Fügen durch thermisches Verschmelzen. Die für die Umsetzung möglichen Prozessschritte und Methoden müssen in Hinblick auf ihre technische Machbarkeit und verfahrenstechnische Eignung hin getestet werden. Anschließend findet eine Auswahl jeweils einer Klebemethode sowie einer thermischen Fügemethode statt, welche bzgl. ihrer Prozessparameter untersucht und optimiert werden. Parallel dazu werden wichtige Parameter (Leitfähigkeit, Stabilität, Haftkraft etc.) charakterisiert. Die vielversprechendsten Verbundkomponenten werden in Stacks hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und Stabilität im realen Redox-Flow-Batterie-Betrieb untersucht. Zudem werden parallel Konzepte entwickelt, wie die untersuchten Fügeverfahren in einem industriellen Fertigungsprozess umgesetzt werden könnten. Dazu werden neben verfahrenstechnischen Fragestellungen auch ökonomische Aspekte untersucht. Die Eignung der hergestellten Komponente für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien soll in einem Short-Stack über mindestens 500 Vollzyklen demonstriert werden. Zielmarke ist hierbei mindestens die Erreichung gleicher Performance- und Leistungsdaten klassisch verpresster Aufbauten.

Mikrostrukturmodellierung zur Optimierung holzfaserbasierter Wärmedämmstoffe, Teilvorhaben 1: Physikalische Charakterisierung und Validierung

Part: 2^WoodWisdom ERA: European hardwoods for the biulding sector (EU hardwoods), Partial project 1

Werkstoff- und Verfahrensentwicklung zur Herstellung einer Holz-Biokunststoff-Sandwichplatte auf Basis nachwachsender Rohstoffe (Bio-Sandwich), Teilprojekt 1

Es werden innovative Ansätze für einen biobasierten Verbundwerkstoff auf Basis von Holz und geschäumten Biokunststoff (Cellulosederivate) entwickelt. Das Ziel ist die Herstellung einer Sandwichplatte mit einer leichten, geschäumten Kernstruktur und zwei hochverdichteten Holzwerkstoff-Decklagen. Zwischen zwei Holzspanschichten werden mit Treibmittel beladene Kunststoffpartikel lose aufgetragen. Durch Wärmezufuhr und Druckaufbau werden die Decklagen gepresst und der Klebstoff gehärtet, während die Polymerphase zunehmend erweicht und das Treibmittel aktiviert wird. Sobald die Heißpresse definiert öffnet, expandiert die Mittellage und eine dichtereduzierte Schaumlage entsteht. Über das beantragte Vorhaben werden neue Ansätze zur Holzverwertung, sowie neue Verwendungsmöglichkeiten für Nebenprodukte der Holzindustrie erschlossen. Durch eine Substitution von bisher verwendetem Polystyrol mit Biokunststoff für die Herstellung des Schaumkerns wird ein ressourceneffizienter Leichtbauwerkstoff entwickelt. Die Projektarbeiten beinhalten die Werkstoffentwicklung des expandierbaren Granulats (Fraunhofer UMSICHT) und die Verfahrensentwicklung zur Herstellung und Formgebung der Sandwichplatte (Thünen-Institut). Auf Basis eines Cellulosederivats wird ein mit Treibmittel gefülltes Granulat für den anschließenden Verschäumungsprozess entwickelt. Der Prozess (u.a. Ausbildung Decklage und Grenzschicht, Aufschäumung, Klebstofftyp) muss unter Berücksichtigung des Mittellagengranulats so entwickelt werden, dass eine optimale Ausbildung von Decklage und Grenzschicht erfolgt. Die Herausforderungen bestehen in den hohen Ansprüchen an Sandwichplatten hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, ihres geringen spezifischen Gewichts und ihrer Wasserbeständigkeit. Bei der Gasbeladung sind die größten Hindernisse ein frühzeitiges Schäumen des Kunststoffs beim Extrusionsaustrag, sowie eine Diffusion des Treibmittels aus dem beladenen Granulat und folgend ein zu geringes Aufschäumen.

Solgel-PV: Multifunktionale Sol-Gel-Schichten für die PV-Industrie, Teilvorhaben: Entwicklung eines industriellen R2P-Prägeprozesses mit angepassten Sol-Gelen zur Herstellung von hochspeziellen Solarzellen

Im Projekt SOLGEL-PV soll der Einsatz von Sol-Gel-Materialien auf Solarzellenebene in der Silizium-Photovoltaik anhand dreier Anwendungsbeispiele evaluiert werden. Dabei handelt es sich um drei komplementäre Musteranwendungen: Eine in eine Sol-Gel-Schicht eingeprägte Struktur zur Optimierung der Lichteinkopplung in die Solarzelle; eine leitfähige Sol-Gel-Schicht zur Erhöhung der Spiegelgüte und Metallhaftung bei rückseitigen passivierten Kontakten und eine transparente, leitfähige Verklebung von Einzelsolarzellen zur Realisierung Silizium basierter Tandemsolarzellen. Der Aufbau von Anlagen- und Prozesstechnik mit der Zielstellung, starre Substrate mit widerstandsfähigen Oberflächen in einem industrietauglichen Prozess auszustatten, wird im Rahmen dieses Forschungsvorhabens realisiert. Dabei ist es entscheidend, dass die Härtungsprozesse der eingesetzten Sol-Gele so angepasst werden, dass sie zu einer industriellen Prozessführung passen. Ziel des Projektes ist es, eine effiziente, rollenbasierte kontinuierliche Fertigungstechnik aufzubauen, mit der Wafer parallel prozessiert werden können.

Teilvorhaben: Entwicklung eines industriellen R2P-Prägeprozesses mit angepassten Sol-Gelen zur Herstellung von hochspeziellen Solarzellen^Solgel-PV: Multifunktionale Sol-Gel-Schichten für die PV-Industrie, Teilvorhaben: Materialien, Nanostrukturierung, Integration, Silizium- und Tandemsolarzellen

In SOLGEL-PV werden nanoskalige Sol-Gel Schichten für den Einsatz auf Solarzellenebene erzeugt, aufgebracht und strukturiert. Diese sollen auf innovative Weise als Antireflexstruktur, die Mie-Resonanzen zur besseren Lichteinkopplung ausnutzt, als Rückseitenkontakt mit verbesserter Optik und Haftung und als leitende und klebende Verbindungsschicht in Tandemsolarzellen zur Anwendung gebracht werden. Die Schichten werden mittels durchlauffähigen Prozessen aufgebracht. Die Nanostrukturierung erfolgt mit einer Walztechnologie. Die angestrebten Arbeiten umfassen Entwicklungen, die sowohl materialwissenschaftlicher wie auch prozesstechnischer Natur sind. Dabei sollen Präkursor maßgeschneidert für verschiedene Musteranwendungen synthetisiert werden. Darüber hinaus sollen Abscheide- und Prägeprozesse auch für eine großtechnische Anwendung realisiert werden. Die entwickelten, innovativen kostengünstigen Technologien sowie der damit erzielte höhere Energieertrag werden die Kosteneffizienz der Photovoltaik weiter verbessern und den beteiligten Firmen ein Alleinstellungsmerkmal und somit einen Wettbewerbsvorteil sichern.

NewBeam - Entwicklung eines neuartigen Multifunktions-Werkstückträgers und seiner Herstellungs- und Einsatztechnologie für die ressourcen- und kosteneffiziente Herstellung von Solarwafern, Teilvorhaben: Entwicklung eines Klebstoffsystems als Montagehilfe für die Herstellung von Solarwafern

Die Firma Jowat beteiligt sich im Verbundvorhaben NewBeam im Bereich der Klebstoffentwicklung. Herausforderung bei der Anwendung der Klebtechnik als flexible Montagehilfe für die Beamfixierung im Sägeprozess der Waferfertigung ist die Kombination einer ausreichend hohen Klebfestigkeit einhergehend mit der Lösbarkeit der Klebverbindung auf Befehl, sowie der Vorapplizierbarkeit und Aktivierung.

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