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P.T. MAGAZIN 02/2011

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Magazin für Wirtschaft und Gesellschaft. Offizielles Informationsmagazin des Wettbewerbs "Großer Preis des Mittelstandes" der Oskar-Patzelt-Stiftung

Eine Philosophie. Eine

Eine Philosophie. Eine Gruppe. Und immer in Ihrer Nähe. Wirtschaft Autos bald bleifrei? Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik wollen mit Simulationsverfahren die Suche voranbringen Die KOCH-Gruppe bietet Ihnen als kompetenter Partner folgende Leistungen an: • Dachabdichtung mit Kunststoff- und Bitumenbahnen • Dachdeckung aus Metall • Trapezblechanbauten • Fassadenarbeiten • Dachbegrünungen • Tiefgaragenabdichtung • Tunnel- und Brückenabdichtung • Umweltschutz • Solardach • Projektbau • Wartung und Inspektion Nach diesem Prinzip arbeitet die KOCH-Gruppe seit ihrer Gründung. ww.koch-dach.de Koch Bedachungen Breslauer Straße 23 56422 Wirges Telefon: 0 26 02 / 93 03 - 0 Telefax: 0 26 02 / 93 03 - 45 E-Mail: bedachungen@koch-dach.de Das Einbringen von Fremdatomen wie Kupfer in Kalium-Natrium-Niobat (KNN) lässt sich digital berechnen. Dieser Stoff könnte das Blei im Auto ersetzen. (Fraunhofer IWM/eigBer.) - Gemäß einer EU-Umweltrichtlinie sollen nach und nach alle bleihaltigen Materialien aus Autos verbannt werden. Dazu gehören auch piezo-elektrische Bauteile. Alternativen zu finden, die ohne das Schwermetall Blei auskommen, ist jedoch keine leichte Aufgabe, denn im Rohzustand haben alle alternativ einsetzbaren Materialien noch nicht die gewünschten Eigenschaften. Schwieriger Kandidat Ein Simulationsverfahren, das Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg entwickelt haben, bringt jetzt die Suche voran: „Wir müssen potenzielle Kandidaten chemisch und physikalisch so modifizieren, dass sich das Ersatzmaterial am Ende ähnlich gut wie PZT (das bisher übliche, bleihaltige Material – Anm. d. Red.) verhält“, sagt Prof. Dr. Christian Elsässer, Gruppenleiter am IWM. Ein solcher Kandidat ist Kalium-Natrium- Niobat (KNN). Es ist wie PZT als Einkristall ferroelektrisch, doch als technische Keramik mit unkontrollierten atomaren Fehlstellen und Korngrenzen im Kristallgitter ist KNN als Werkstoff zunächst unbrauchbar. „Deshalb müssen wir aus der Not eine Tugend machen und die richtigen Dotierungen beziehungsweise Fremdatome einbringen, um die Eigenschaften des keramischen KNN zu verbessern“, erklärt Elsässer. Anleitung für Ingenieure Wo und wie diese Dotierungen eingebracht werden müssen, berechnen die Forscher mit Hilfe der Computersimulation: Je nachdem, an welcher Stelle des Kristallgitters Fremdatome – wie etwa Kupfer – sitzen, ergeben sich andere ferroelektrische Eigenschaften. „Auf einem Platz gibt das Kupfer Elektronen ab, an anderer Stelle nimmt es lieber welche auf. Je nach Gitterplatz bilden sich Dipole oder eben nicht“, erläutert Elsässer. Solche und eine Vielzahl anderer festkörperphysikalischer Größen gilt es im Voraus zu ermitteln. Forscher erledigen dies mit Hilfe der „Physik im Computer“. Das ist eine bei weitem nicht triviale Aufgabe, denn die quantenmechanischen Berechnungen benötigen komplexe atomistische Modellsysteme und große Rechnerkapazität. Dafür lässt sich viel Zeit und Geld bei der Materialentwicklung sparen. Denn zum einen sind nicht so viele Synthese- und Analyse-Experimente im Labor nötig. Zum anderen liefert die Computersimulation auch wichtige thermodynamische Parameter für den Sinterprozess, etwa die Druckund Temperaturbereiche, bei denen die Bauteile hergestellt werden müssen. „Die Ingenieure erhalten quasi gleich eine Syntheseanleitung für die Materialien“, sagt der Forscher. ■ (Grafik: © Fraunhofer IWM) 44 P.T. MAGAZIN 2/2011

Wirtschaft Erschwingliche Fabrikdaten-Simulation Im Verbundprojekt „simKMU“ entwickeln Forscher einen neuartigen Online-Simulationsdienst Mit „simKMU“ wird Fabrikdatensimulation auch für kleinere und mittelständische Unternehmen erschwinglich. (Fraunhofer IPA/eigBer.) - Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) können demnächst vorab abschätzen, wie sich geplante Veränderungen in Produktion und Logistik tatsächlich auswirken. Denn das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA bietet per Web-Browser Zugang zu Werkzeugen, die sich bisher nur größere Unternehmen leisten konnten. Zugriff übers Netz Bereits vorher wissen, was passiert, wenn Arbeitsprozesse neu definiert, Losgrößen verändert oder gar die Produktion grundlegend umgestellt wird (Grafik: © Fraunhofer IPA) – das ist mit geeigneten Simulationswerkzeugen möglich und bewahrt vor gravierenden Fehleinschätzungen. Große Unternehmen nutzen die Vorteile der „Digitalen Fabrik“ schon seit vielen Jahren und erhöhen durch Simulation aller relevanten Produktionsfaktoren ihre Wettbewerbsfähigkeit. Eine Studie des IPA zeigte, dass sich kleinere und mittelständische Unternehmen bisher vor dem Einsatz von Simulationssoftware scheuen. Doch ab 2011 müssen sie nicht mehr aus Kostengründen auf die enormen Vorteile der Fabrikdaten-Simulation verzichten. Denn im Verbundprojekt „simKMU“, das vom BMWi gefördert wird, entwickeln die IPA-Forscher einen neuartigen Online-Simulationsdienst. KMUs müssen hierbei weder Software noch Hardware erwerben und bei sich im Haus betreiben, sondern greifen per Browser über das Internet auf Anwendungen zu, die im Rechenzentrum des Fraunhofer-Instituts laufen. Ab Juni verfügbar Die Browseranwendung „SimWebApp“ bietet Neulingen einen schnellen Einstieg in die simulationsbasierte Lösung typischer Herausforderungen des Produktionsalltags. Ein umfangreiches Videoseminar vermittelt relevantes Wissen für die Praxis. Schritt für Schritt erhalten die Anwender so das notwendige Know-how, um einen verlässlichen Blick in die Zukunft zu werfen. Per Simulation können sie abschätzen, welche Veränderungen bei Produktion und Transport welche Konsequenzen nach sich ziehen und wo Verbesserungspotenzial besteht. Über die Plattform kann der Kunde individuell für seine Fragen passende Lösungen einsetzen und bezahlt lediglich für die Dienstleistung, die er tatsächlich nutzt. Das Angebot wird ab 1. Juni 2011 online verfügbar sein und im Mai der Öffentlichkeit vorgestellt. ■ 2/2011 P.T. MAGAZIN 45

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