Revolutionäres Kalt-Sintern reduziert Energieverbrauch und Materialverschwendung

Forscher der Penn State University (University Park, PA) haben ein neuartiges Verfahren für das Sintern entwickelt, einen weit verbreiteten Fertigungsprozess für Pulvermaterialien. Der neue Prozess, der deutlich weniger Zeit und Energie als aktuelle Ansätze benötigt, könnte globale Auswirkungen auf Fertigung und Energieeinsparungen haben und den Weg für neue Entdeckungen ebnen.

Der von einem Team unter der Leitung von Clive Randall, Professor für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik und Direktor des Materials Research Institute der Penn State, entwickelte Kalt-Sinterprozess ist ein neuer Ansatz beim Sintern, bei dem Pulvermaterialien durch Hitze und Druck verdichtet – also komprimiert – werden. Sintern wird bei der Herstellung einer Vielzahl von Materialien eingesetzt, darunter Glas, Metalle, Ziegel und Kunststoffe.

Randalls Ansatz nutzt Flüssigkeit, um den Sinterprozess bei Zeiten und Temperaturen abzuschließen, die nur einen Bruchteil der aktuellen Methoden betragen. Da der Prozess in Minuten statt Stunden abgeschlossen ist, könnten Zeit- und Energieeinsparungen zu enormen Produktivitäts- und Kostenvorteilen für den Fertigungssektor führen und zu weitaus weniger Treibhausgasemissionen aus der Fertigung.

„Was wir tun, ist, eine Flüssigkeit in einem Lösungsprozess zu nutzen. Sie wirkt dann durch einen Verdampfungsprozess“, sagt Randall. „Das wurde schon früher gemacht, aber meist mit Phasen, die nicht transient sind. Was an diesem Prozess wirklich wichtig ist, ist, dass diese Flüssigkeit da ist und dann verschwindet, und im Prozess des Da-Seins und Verschwindens erfasst sie all den Austausch, die Diffusions- und Wachstumsprozesse, die man braucht, um das Sintern anzutreiben.“

Da traditionelles Sintern über viele Stunden bei Temperaturen von etwa 1000 °C stattfindet und Kalt-Sintern bei Temperaturen von Raumtemperatur bis 200 °C abläuft, öffnet der Prozess die Tür für die Herstellung von Materialien, die die höheren Temperaturen des traditionellen Sinterns nicht vertragen.

„Die Fähigkeit, neue Materialien in diesen gesamten Prozess einzubringen und neue Arten von Funktionalität zu schaffen, und schließlich ein System zu haben, bei dem es im Grunde in 20 Minuten verdichtet ist, bedeutet, dass Ihr Durchsatz und Ihre Fertigungsausbeuten enorm steigen könnten“, sagt Randall. „Das ist großartig für die Fertigung, großartig für Energieeinsparungen, großartig für die Umwelt und es ermöglicht jetzt neue intellektuelle Bestrebungen in der Materialherstellung.“ Dieser Ansatz wurde in einem kürzlich erschienenen Paper mit dem Titel „Cold Sintering Process of Composites: Bridging the Processing Temperature Gap of Ceramic and Polymer Materials“ von Randall und seinen Co-Autoren in der Zeitschrift Advanced Functional Materials beschrieben. Weitere Informationen finden Sie in einem Abstract unter https://tinyurl.com/ya65e5x7.

Innovation Hub zeichnet vielversprechende Transporttechnik-Programme aus

Das Michigan Translational Research and Commercialization (MTRAC) statewide Innovation Hub-Programm der University of Michigan (Ann Arbor, MI) hat sieben fortschrittliche Transporttechnik-Projekte ausgezeichnet. Mehrere Projekte zielen auf fortschrittliche Technologie in der Fertigungsindustrie für die Zukunft ab.

Sieben Technologien mit hohem Potenzial, Transportprobleme zu lösen, erhalten insgesamt 600.000 $ Finanzierung aus dem MTRAC-Programm, um ihre Weiterentwicklung in den kommerziellen Markt voranzutreiben. Fünf Technologien erhalten einen Zuschuss von 100.000 $, während zwei 50.000 $ erhalten, mit der Möglichkeit, die restlichen 50.000 $ freizuschalten, nachdem bestimmte Meilensteine im Laufe des Jahres erreicht wurden.

„Diese Teams haben die Verbindung zwischen ihrer Forschung und zukünftigen Transportsystemen hergestellt und arbeiten hart daran, ihre Technologie auf den Markt zu bringen“, sagt der neu ernannte U-M MTRAC-Programmdirektor Eric Petersen. „Investitionen in Projekte und Menschen helfen dem Bundesstaat, die Führungsrolle in der Transportindustrie zu behalten, da Fahrzeuge elektrifiziert werden und autonome Systeme für den Transport von Personen und Gütern vorgeschlagen werden.“

Projekte, die 100.000 $ erhalten, umfassen:

• High-Frequency RADAR for Automotive Autonomous Applications (U-M): Ein Submillimeterwellen-Radarsystem mit überlegener Detektionsauflösung, großem Scanbereich und minimaler Größe, Gewicht und Leistungsaufnahme.
• High-Performance Coatings for Engine Cylinder Bores (Michigan State University): Ein Verfahren zum Aufbringen diamantähnlicher Beschichtungen auf die Innenfläche von Zylinderlaufbahnen, um Reibung und daraus resultierenden Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.
• Multi-Material 3D Printing (U-M): Eine Methode, die elektrische Baugruppen durch mikro-additive Fertigung in Komponenten integriert.
• Variable Coupling Wireless Power Transfer System (U-M): Ein drahtloses Energietransfersystem, das hohe Effizienz über einen weiten Bereich von Positionen und Abständen zwischen Sender und Empfänger erreicht.
• Your Own Planner (U-M): Eine optimale Reiseplanungs-Suchmaschine, die bei gegebenen Constraints und Präferenzen niedrigere Kosten bei minimalem Aufwand erzeugt.

Projekte, die 50.000 $ erhalten, umfassen:

• Enhanced Object Recognition LIDARs for Robotics (U-M): Ein System, das die Distanzmessung von LIDARs mit schneller und präziser Objekterkennung ergänzt, wodurch LIDAR-Punktwolken effizient in Objektsemantik übersetzt werden können.
• Sensor Fusion and Cognitive Computing Solution for Autonomous Driving (U-M): Ein System mit reduziertem Rechenaufwand, das rohe Sensoreingänge in hochkomprimierte „Cues“ umwandelt, um die Genauigkeit von Echtzeit-Entscheidungsaufgaben wie Trajektorienvorhersage und Multi-Objekt-Tracking zu verbessern.

Seit 2012 führt U-M das MTRAC Advanced Transportation-Programm durch. Über fünf Jahre erhielt das Programm 47 Projektvorschläge, finanzierte 17 davon und generierte insgesamt fast 8 Millionen $ an Folgefinanzierung.

U-M ist eine von vier Universitäten mit einem MTRAC-Programm, neben Michigan State University, Michigan Technical University und Wayne State University. Jede Universität fokussiert sich auf eine andere Branche, darunter Agrarbiologie, fortschrittliche angewandte Materialien, Life Sciences, fortschrittlicher Transport und Biomedizin.

Aufgrund des Erfolgs des Programms wurde U-M im Februar 2017 als landesweiter Innovationshub für fortschrittliche Transportprojekte ausgezeichnet. Der Advanced Transportation Innovation Hub ist Teil einer landesweiten Initiative in Partnerschaft mit der Michigan Economic Development Corporation (MEDC) Entrepreneurship and Innovation Initiative, die translationaler Forschung finanziert und die Schaffung und den Transfer neuer Technologien von Hochschulen, Krankenhaussystemen und gemeinnützigen Forschungszentren beschleunigt. Technologien können von Forschungseinstellungen in praktische Realweltanwendungen überführt werden. Der U-M Innovation Hub wird gemeinsam vom Center for Entrepreneurship (CFE) und dem Office of Technology Transfer (OTT) betrieben.

„Dass sich so viele Projekte für Finanzierung qualifizieren, ist ein unglaubliches Zeichen dafür, dass das Programm funktioniert und eine hervorragende Repräsentation der intellektuellen Talente darstellt, die wir in unseren Universitäten im ganzen Bundesstaat haben“, sagt Denise Graves, University Relations Director bei MEDC. „In der Lage zu sein, Transporttechnologien von der Forschung auf den Markt zu bringen, ist essenziell für das Wachstum der Wirtschaft Michigans. Die Kombination der geistigen Kapazitäten unseres Bundesstaates mit Ressourcen wie MTRAC ist ein großartiges Beispiel dafür, wie man kommerziellen Fokus auf Forschungsprojekte legt, die in reale Produkte übersetzt werden können.“

In Zusammenarbeit mit den Gastuniversitäten, unterstützt durch den Michigan Strategic Fund und verwaltet von der MEDC Entrepreneurship and Innovation Initiative, haben MTRAC-Programme bislang 138 Projekte finanziert, die Entwicklung von 19 Startups unterstützt, 61 Arbeitsplätze geschaffen, 76,4 Millionen $ an Folgefinanzierung gesichert und Technologie an 12 Industriepartner lizenziert. Die Finanzierung für die U-M Innovation Hub-Projekte beginnt am 1. August 2017 und läuft bis zum 31. Juli 2018.

Das landesweite U-M MTRAC Innovation Hub Transportation-Programm nimmt neue Anträge ab Januar 2018 entgegen.

Drohnenhersteller startet neues Crowdfunding-Aktienangebot

Duke Robotics Inc. (Gulf Breeze, FL), Entwickler fortschrittlicher Robotiksystemtechnologie, gab bekannt, dass sein Angebot von bis zu 15 Millionen US-Dollar an Stammaktien von der SEC unter Tier II der Regulation A+ qualifiziert wurde, der Öffentlichkeit für mindestens 450 $ verfügbar.

Gewinner des renommierten Security Innovation Award vom US Department of Defense Combating Terrorism Technical Support Office (CTTSO), bietet Duke Robotics' Regulation A+ Eigenkapital-Crowdfunding der allgemeinen Öffentlichkeit – sowohl akkreditierten als auch nicht-akkreditierten Investoren – die Möglichkeit, in neue Robotik- und Drohnentechnologie zu investieren, die in Israel entwickelt wurde.

Das Management von Duke glaubt, dass die Entwicklungen des Unternehmens bahnbrechend sind, mit signifikantem Wachstumspotenzial in der Robotikbranche heute. Mit der Mission, Leben zu retten und Truppen sofortige Luftunterstützung zu geben, entwickelte Duke Robotics den TIKAD – ein voll robotisches Waffensystem auf einer Luftplattform, bezeichnet als „The Future Soldier“ Drohnensystem. Der leistungsstarke TIKAD ist fernbedient, benutzerfreundlich, leicht ins Feld zu tragen und in der Lage, verschiedene Waffenlasten zu tragen.

Mit einer proprietären Stabilisierungstechnologie kann der TIKAD den Rückstoß seiner Waffen absorbieren, was präzises Zielen und Schießen ermöglicht, das Truppen in verschiedenen gefährlichen Situationen schützen kann. Das Unternehmen behauptet, die Technologie könne die Anzahl der eingesetzten Bodentruppen reduzieren und damit die Zahl der Opfer verringern.

„Als ehemaliger Special Mission Unit-Kommandeur war ich viele Jahre auf dem Schlachtfeld“, sagte Raziel Atuar, CEO von Duke Robotics, in einer Erklärung. „In den letzten Jahren haben wir gesehen, wie sich die Bedürfnisse unserer Truppen auf dem Schlachtfeld verändert haben.“ Die TIKAD-Technologie des Unternehmens soll es ermöglichen, dass unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) Truppen ersetzen, da klassische Armee-gegen-Armee-Konfrontationen auf dem Schlachtfeld zunehmend selten geworden sind und Guerillakriegführung jetzt alltäglich ist. Führungskräfte von Duke Robotics sagen, der Einsatz von UAVs zum Abfeuern von Handfeuerwaffen aus der Luft sei bisher keine gangbare Option gewesen – bis jetzt.

„Wenn Terroristen operieren, tun sie dies aus der Zivilbevölkerung heraus – was das Militär daran hindert, eine Rakete in ihr Zielgebiet abzufeuern“, sagte Atuar. „Das Risiko von Kollateralschäden an unschuldigen Zivilisten ist oft zu hoch. Die primäre Lösung, die Ihnen bleibt, ist das Entsenden von Bodentruppen – aber das verlagert das Risiko auf Ihre Truppen, was oft zu Verletzungen und Opfern führt. Aber wir dachten: ‚Was wäre, wenn… was wäre, wenn es einen besseren Weg gäbe?‘ Also schufen wir die Lösung – den TIKAD.“

Um mehr über Duke Robotics' Regulation A+ Equity Crowdfunding zu erfahren, besuchen Sie DukeFutureSoldier.com.

Tech Front wird von Senior Editor Patrick Waurzyniak redigiert.