Für eine möglichst präzise Darstellung von digitalen 3D-Objekten im Raum werden bislang mehrere optische Referenzpunkte in Form von QR-Codes verwendet, deren Positionierung zueinander für den Kalibrierungsvorgang exakt vermessen werden muss. Dieses Vorgehen ist zeitintensiv und fehleranfällig.

Die Beschichtung von Elektroden erfolgt in einem nasschemischen Verfahren. Die Aktivmaterialien, Leitadditive und Binder werden zunächst in Pulverform vermischt und in Lösungsmittel zu einer Suspension angerührt. Diese Suspension wird dünn auf die Stromsammlerfolie aufgetragen und anschließend in Öfen getrocknet, damit das Lösungsmittel verdampft und die Beschichtung fest wird. Anschließend erfolgt das sog. kalandrieren, also das […]

In der Batteriezell- bzw. Elektrodenproduktion kommt es an diversen Stellen zu Produktionsausschüssen, etwa beim Anfahren der Anlagen oder infolge von Anlagen-, Material- oder Bedienfehlern. Recyclingansätze müssen sich in Anbetracht der hohen Materialkosten sowohl auf das metallische Stromsammlermaterial als auch auf das Elektrodenbeschichtungsmaterial fokussieren. Die bekannten Prozesswege zum Elektrodenmassenrecycling stellen bislang immer eine Kombination aus mechanischer […]

Die Lyophilisation bzw. Gefriertrocknung ist ein Trocknungsverfahren, welches zur schonenden Trocknung bspw. thermolabiler Wirkstoffe oder biologischer Materialien eingesetzt wird. Die entstehenden Lyophilisate zeichnen sich durch eine hohe Porosität aus, weshalb sie direkt im Mund aufgelöst werden können und den so genannten orodispersiblen Arzneiformen zugeordnet werden. Die mechanische Festigkeit von Lyophilisaten fällt jedoch gering aus, was […]

Die Wirkung von Nanokompositen auf UV-Alterungseigenschaften von Asphaltbindemitteln ist bekannt. Ziel der Modifizierung von Asphaltbindemitteln durch Nanokomposit ist es, die Alterung, Verformbarkeit und thermische Anfälligkeit zu verzögern, um die mechanische Festigkeit zu verbessern, um so die Qualität und Dauerhaftigkeit von Straßenbelägen zu erhöhen. Titandioxid, Kupferoxid, Zinkoxid, Siliziumdioxid und Montmorillonit sind einige Nanokomposite, die zur Verbesserung […]

Beim Stapelvorgang werden die vereinzelten Elektroden in einem sich wiederholenden Zyklus aus Anode, Separator, Kathode, Separator, usw. gestapelt. Eine exakte Positionierung und materialschonende Lagesicherung der Elektroden im Stapel bei gleichzeitig hoher Prozessgeschwindigkeit sind für die Qualität der Batteriezellen entscheidend. Bislang wird die Position der Elektroden mittels optischer Systeme erfasst und korrigiert und die Lage im […]

Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen Elektrolyten sind in ihrer Anwendung aufgrund unzureichender Sicherheit und Kapazität eingeschränkt. Zum einen können sie bei Unfällen auslaufen und giftige bzw. entflammbare Gase bilden. Zum anderen sind sie hinsichtlich der Energiedichte begrenzt, was etwa bei ihrem Einsatz in der Elektromobilität zu begrenzten Reichweiten führt. Batterien mit Festelektrolyten könnten deutlich kompakter gebaut werden […]

Beim Entwurf eines Absaugesystems werden durch Auslegungsverfahren nominell notwendige, lokale Absaugegeschwindigkeiten berechnet. In allen anschließenden Schritten, auch in der operationellen Phase sowie bei Wartung und Reparatur, können diese dann nur noch indirekt bestimmt werden. Dies erfordert zahlreiche Eingangsgrößen aus Experimenten und Simulationen und ist daher anfällig für Fehlerfortpflanzungen. Aktuell werden diese nicht bestimmt, sondern durch […]

Brennstoffzellen sind Geräte zur Stromerzeugung, die die in Brennstoffen gespeicherte Energie elektrochemisch in Elektrizität umwandeln. Der Wasserhaushalt ist eine der größten Herausforderungen im Zusammenhang mit der PEM-Brennstoffzelle. Je nach Last und den Betriebsbedingungen kann die Elektrolytmembran überfluten oder austrocknen. Es gibt verschiedene Strategien, um den korrekten Wasserhaushalt zu erreichen, beispielsweise Befeuchter, hydrophobe Beschichtungen oder mikroporöse […]

Bekannte Verfahren zur Herstellung von Mikrokanalstrukturen sind Lithographie mit Röntgen-, UV- oder Laserstrahlung, mechanische Mikrostrukturierung, Laserstrukturierung, Softlithografie, Mikro-Replikationsverfahren wie Spritzguss oder Heißprägen oder Rapid Prototyping-Verfahren.

Die meisten Methoden basieren auf der Ensemble- (Gruppen-) Partikelmessung anstelle von Einzelpartikeln und sie bestimmen die Durchschnittswerte von Größe und Konzentration der Partikel anstelle der absoluten und individuellen Werte. Bei bisherigen Systemen zur Detektion von Einzelpartikeln handelt es sich um sperrige Messinstrumente, die eine Laborumgebung benötigen, und es wäre schwierig, sie für die Messung vor […]

Transcodes audio and/or video signals always suffer from some quality loss due to the quantization/coding error that is measurable and oftentimes also perceivable. Postprocessing attempts to improve the quality of the transcodes signal after transmission or storage.

Ein fehlerhaft aufgetragener Klebstoff sorgt für Verschmutzungen (z. B. Fadenzug), die oftmals von Hand entfernt werden müssen. Bisherige Möglichkeiten zur Verringerung des Fadenzugs (z. B. „Snuff-Back“-Ventile oder ein Abschlagen des Fadens mit einem Draht) sind mit deutlichen Nachteilen behaftet. So sind diese nur für eine begrenzte Anzahl von Klebstoffen geeignet oder vermindern das Fadenziehen nur […]

Die Standardtherapien gegen die Clostridium difficile Infektion (CDI) sind z. B. die Antibiotika Metronidazol und Vancomycin. Die Therapie ist nicht effektiv, da es bei 25-40% zu Rückfällen kommt.

Beim Betondruck werden Strategien der Additiven Fertigung auf den Maßstab großformatiger Bauteile im Bauwesen übertragen. Bisher im Stand der Technik bekannte Betondruckverfahren sind das Extrudieren von Betonsträngen und das Partikelbett-Drucken.

Zur Erhöhung der scheinbaren Display-Auflösung für bewegte Bilder kommt ein Verfahren zum Einsatz welches aus einem hochaufgelösten Video (z.B. 4k Auflösung) ein niedrig aufgelöstes Video berechnet (FullHD), in welchem die Einzelbilder speziell für die Auflösungserhöhung optimiert werden. Bei der anschließenden Betrachtung des Videos sind mehr Details erkennbar als bei vergleichbaren Verfahren zur Auflösungsreduktion. Ein alternativer, […]

Der Zebrafisch (Danio rerio) war das erste Wirbeltier, in dem die neuronale Aktivität des nahezu gesamten Gehirns erfolgreich in Echtzeit beobachtet werden konnte.

Bekannte Verfahren setzen zur Greifkraftmessung auf integrierte piezoresistive Elemente, die aber aufwändig in der Herstellung sind und Einschränkungen hinsichtlich der zu verwendenden Materialien unterliegen.

Herkömmlich wird aus den Parametern Strom, Spannung und Temperatur der Zustand einer Batterie überprüft und überwacht. Darüber hinaus kommt die Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) zum Einsatz.

Folienlager der ersten Generation bestehen aus der sogenannten Deckfolie, der Wellfolie und dem Lagerrücken. Zur Verbesserung der Stabilität einer Welle im Lagerrücken werden über den Umfang verteilt mehrere, typischerweise drei Vorspannelemente (z. B. Materialstreifen mit rechteckigem Querschnitt und der Länge der Lagerbreite) – sogenannte „shims“ – zwischen dem Lagerrücken und der Wellfolie eingelegt. Ohne derartige […]

Batteriesysteme in elektrischen und hybrid-elektrischen Fahrzeugen bestehen aus mehreren Batteriemodulen, die wiederum mindestens drei Lithium-Ionen-Batteriezellen enthalten.

Bisherige Klebevorgänge benötigen durch nötige Aushärtevorgänge eine zusätzliche Prozesszeit.

Zum Befestigen eines Verschlusselements an der Wandung können verschiedene Verbindungsmittel zum Einsatz kommen, z. B. Schraubverbindungen, Nietverbindungen, Klebverbindungen oder Deckel. Nachteilig an Schraubverbindungen ist neben der signifikanten Gewichtserhöhung auch, dass die Wandung mit Bohrungen versehen werden müssen, was zu einer Schwächung der Stabilität der Wandung führt. Auch Nietverbindungen sind aufgrund der Gewichtserhöhung und Schwächung der […]

Metalle und faserverstärkte thermoplastische Kunststoffe werden in integrierten Fertigungsprozessen zu hybriden Bauteilen kombiniert. Bekannt ist beispielsweise das Versteifen von offenen Blechprofilen durch Kunststoffrippen.

Durch die neue Sensorfolie soll im Bereich der Medizintechnik ein leichteres Arbeiten mit „ferngesteuerten“ Instrumenten durch die Erzeugung von haptischen Effekten ermöglicht werden.

Zur Drehzahloptimierung wird die Phasenlage des Statorstromes bzgl. der Rotorlage geregelt. Bisher wird das Maximalwertproblem für den Statorstrom durch analytische oder numerische Berechnungen offline gelöst oder experimentell identifiziert.

Bestehende Schutzsysteme sind zumeist passiv ausgelegt.

Bei bekannten Ätzverfahren wird Chlor verwendet. Nachteilig ist hierbei ist, dass es zu einer hochgradig toxischen Ätzatmosphäre kommt und daher aufwendige Sicherheitsmaßnahmen notwendig sind. Bislang werden bei Galliumnitrid Ätzraten von bis zu 100 Nanometer pro Minute erreicht. Für eine wirtschaftliche Fertigung ist eine höhere Ätzrate gewünscht.

Bisherige EKG-Systeme basieren auf dem elektrischen Kontakt zwischen Haut und Elektrode. Dazu muss die Elektrode direkt auf die Haut des Patienten aufgeklebt werden. Alternativ werden auch Saugelektroden verwendet, wobei die Elektroden mit Unterdruck fixiert werden. Beides funktioniert nur, wenn der Patient den Oberkörper zum Anbringen der Elektroden entkleidet. Außerdem muss jede Elektrode mit dem EKG-System […]

Die zur Therapie zugelassenen Gold(I)- Verbindungen, wie etwa Natriumaurothiomalat (in Tauredon®) oder Auranofin (in Ridaura®), stellen jedoch relativ instabile Wirkstoffe dar, die zu aktiven Metaboliten umgewandelt werden. Der starke Metabolismus hat bisher auch die gezieltere Weiterentwicklung dieser Verbindungsklasse weitgehend verhindert und führt generell zu einem sehr komplexen pharmakodynamischen Verhalten mit therapierelevanten Nebenwirkungen (z.B. Hautreaktionen, Blutveränderungen). […]

Aufdampfen einer Metallisierungsschicht bedeckt die gesamte Oberfläche der Säulen. Dies schließt das Bauelement kurz oder verschlechtert die Lichtausbeute, da die Seitenwände der Nanosäulen zur Lichtabstrahlung transparent bleiben müssen.

Adaptive Fahrassistenzsystem („Adaptive Cruise Control“, ACC) bietet die Möglichkeit, Fahrweisen an das unmittelbar vorausfahrende Fahrzeug anzupassen. Darüber hinaus bieten die Möglichkeiten der Informationstechnologie die Chance, Fahrzeuge mit besseren Daten über den vorausfahrenden Verkehr zu versorgen. Besondere Herausforderungen ergeben sich aus der komplexen Interaktion der zahllosen Verkehrsteilnehmer: Schon kleine Störungen bringen das Gesamtsystem zum Schwingen. Makroskopische […]

Bekannte Systeme bedienen sich Verfahren zur Bestimmung eines Alterungszustandes einer Batteriezelle mittels Impedanzspektroskopie. Es wird dabei eine Auswertgröße ermittelt und durch Vergleich mit einem Referenzwert ein Alterungszustand analog zu einer rein zeitlichen Alterung durch Lagerung bestimmt.

Herkömmlich werden Impedanzmessungen und Auswertungen des Netzspannungsverlaufs durchgeführt, um einen Inselbetrieb zu erkennen.

Im Stand der Technik wird ein SQUID-Mikroskop für Raumtemperaturproben beschrieben, bei dem eine geschlossene Leiterbahn mit einem Josephson-Kontakt über eine Kante eines Substrats geführt wird. Damit kann der Abstand zwischen der Probe und der Mikroskopspitze mit dem SQUID reduziert werden.

Bisherige Mikrotaster, die auf Basis von Silizium-Membranen entwickelt wurden, weisen ein unerwünscht anisotropes mechanisches Verhalten auf und besitzen nur einen begrenzten Auslenkungsbereich von ungefähr ±100 Mikrometer.

Bislang werden in Europa vorwiegend Wechselstromsysteme in der Hochspannungsübertragung eingesetzt. Jedoch eignen sich Gleichstromsysteme für höhere Leistungen bei gleicher Trassenbreite, für längere Strecken und für längere Kabelverbindungen.

Invasive Ameisenarten können Superkolonien bilden, sich über tausende von Kilometern erstrecken, lokal in extremen Dichten vorkommen und ökologische und ökonomische Schäden verursachen. Bei diesen Superkolonien-bildenden Ameisen dienen die entsprechenden Botenstoffe, also die Pheromone, zur Informationsübertragung zwischen Individuen innerhalb einer Art. Spurpheromone dienen z. B. der Markierung von Wegen zu Nahrungsquellen. L. neglectus ist eine invasive […]

Elektronische und optoelektronische Geräte aus Plastik gewinnen in der heutigen Zeit immer stärker an Bedeutung, wie organische Leuchtdioden (OLEDs) in Handy-Displays und erste Prototypen von flexiblen und aufrollbaren Displays für Zeitschriften eindrucksvoll demonstrieren. In den meisten Anwendungen solcher organischen oder hybriden Bauelemente werden Polymere aus entsprechenden Lösungen auf planare Oberflächen aufgebracht. Dabei werden in der […]

Um das dynamische Verhalten von Maschinen zu verbessern, wird das Joch verkleinert. Dadurch muss der Hauptfluss der Maschine reduziert werden, mit dem Nachteil, dass Drehmoment und Leistung sinken.

Ringlaserkreisel sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden als Ersatz für herkömmliche mechanische Kreisel und Gyrometer verwendet. Gängige Ausführungsformen sind beispielsweise gas- oder feststoffbasierte Ringlaser. Gasbasierte Ringlaser benötigen mehrere nur schwer miniaturisierbare Baugruppen. Des Weiteren muss der Lichtgang gasdicht abgeschlossen und prinzipbedingt eine Hochspannung verwendet werden. Feststoffbasierte Laser bieten konstruktive Vorteile (z.B. weder […]

Bekannte Greifprinzipien sind beispielsweise Nadelgreifer, Kratzengreifer, Klemmgreifer und Sauggreifer. Diese Greifprinzipien weisen den Nachteil auf, dass sie nur diskrete Greifpunkte besitzen. Werden biegeschlaffe Objekte, z. B. Textilien, mit einem derartigen Greifer angehoben, hängen die Objekte zwischen den einzelnen Greifpunkten durch, so dass es zu einer Verformung des zu transportierenden Objekts kommen kann.

Die geometrischen Eigenschaften von Nanopartikeln werden meist mittels dynamischer Lichtstreuung oder Elektronenmikroskopie ermittelt. Bekannte Systeme, die auf der Nichtlinearität der Partikeleigenschaften beruhen, bedienen sich einer festen Anregungsfrequenz, was nur die Bestimmung der Kerneigenschaften erlaubt.

Schwierigkeit bei der Herstellung von Partikeln über großtechnische Fällungsprozesse ist im Wesentlichen die Aggregation der Primärpartikel zu größeren, unerwünschte Aggregatstrukturen mit breiten Partikelgrößenverteilungen, wodurch eine aufwendige Nachbearbeitung des Partikelsystems in mehreren Prozessschritten notwendig wird (Produktaufarbeitung und Konditionierung). Bei Anwendungen mit sehr hohen Anforderungen, wie z.B. in vielen Kompositen, werden momentan definiertere, über Pyrolyse oder Sol-Gel- […]

Bisher werden Räume überwiegend mit Standard- Lichtschranken, -gittern oder –vorhängen überwacht. Im Falle einer Lichtschranke ist der Überwachungsbereich definiert durch die Strecke zwischen Lichtsender und – empfänger. Lichtgitter oder Lichtvorhänge verwenden dagegen mehrere Lichtstrahlen, um große Flächen zu überwachen, und werden daher besonders im Sicherheitsbereich häufig eingesetzt. Der Installationsaufwand ist hierbei beträchtlich. So müssen die […]

Um Hintergrundmoleküle, d. h. Moleküle, die beispielsweise bei der Mikroskopie nicht detektiert werden sollen, auszuschließen, ist die Verwendung von kleinen Löchern oder Vertiefungen bekannt. Diese Löcher oder Vertiefungen mit einem Durchmesser unterhalb ca. der halben Wellenlänge des sichtbaren Lichts erlauben nicht die Ausbreitung dieses Lichts und werden daher als „Zero Mode Waveguides (ZMWs)“ oder Nullmoden […]

Um den Auftriebswert bei Flügeln zu verändern, sind Klappen an der Vorder- und Hinterkante eines Flügels bekannt. Werden diese Klappen betätigt, so verändert sich die Kontur und Fläche des Flügels und dadurch der Auftriebsbeiwert. Problematisch bei derartigen konturveränderlichen Flügeln ist, dass die Flügelvorderkante einerseits die beachtlichen Kräfte aufnehmen muss, die beim Flug auf sie einwirken, […]

THz-Quasioptiken, wie z.B. Freistrahl oder Substratlinsen, Wellenleiter und Anpassglieder sind ubiquitäre Bestandteile von THz- Messsystemen, wie sie in den oben aufgezählten Anwendungsszenarien zum Einsatz kommen. Bisher werden vorwiegend hoch dichtes Polyethylen, Polypropylen oder anderen Materialien aus der Gruppe der Polyolefine für diese Systemelemente genutzt, welche Brechungsindices zwischen 1,4 und 1,6 aufweisen. Gerade bei kurzbrennweitigen Linsen […]

Bisherige Verfahren zum Einführen einer Nadel in eine Zelle basieren auf manuellen oder allenfalls semi-automatischen Prozeduren. Zunächst wird i. d. R. eine Zelle mit einem separaten Werkzeug (z. B. Pipette) fixiert und anschließend eine frei bewegliche Nadel eingeführt. Der große manuelle Arbeitsanteil führt gegenwärtig bei einer Ermüdung des Bedienpersonals (infolge langer, starker Konzentration) zu Fehlern.

Aus Festigkeitsgründen werden in der Implantattechnik oder in der Osteosynthese die Titanlegierungen Ti 6Al 4V oder Ti 6Al 7Nb verwendet. Aluminium steht jedoch im Verdacht Brustkrebs und die Alzheimer-Krankheit auszulösen, Vanadium ist zytotoxisch. Die Legierungen der Klasse CP-Titan Grad 4+ kommen bei vergleichbarer Festigkeit ohne diese Elemente aus.

Zu den bekannten Prüfverfahren zählen bspw. die dynamisch-mechanische Analyse (DMA) und die dynamische Differenzkalorimetrie (DDK). Mit diesen Verfahren lassen sich u. a. Elastizitätsmodul, Glasübergangstemperatur, Wärmekapazitäten und Phasenübergänge ermitteln. Die Herstellung der Proben ist kompliziert und fehleranfällig.

Zum Aufdampfen temperaturempfindlicher Materialien für OLED-Vorrichtungen wird vorgeschlagen, dass ein Material in einem Verdampfungsgerät mit kontrollierter Geschwindigkeit dosiert von einem ersten Heizbereich in einen zweiten Heizbereich abgegeben wird, in dem das Material schließlich verdampft wird.

In der Biotechnologie und der Pharmazie werden fortlaufend neue Organismen gesucht. Dazu werden diese zunächst auf Petrischalen ausgestrichen und angezüchtet. Für nachfolgende Laborprozesse müssen die heranwachsenden Kolonien in Microtiter-Platten vereinzelt werden. Die Chance auf Projekterfolg hängt dabei direkt von der Zahl der verarbeiteten Kolonien ab und muss maximiert werden.

Bisher eingesetzte Honwerkzeuge arbeiten mit Honleisten aus Schneidkörnern in gesinterter Bindung. Nur bei richtiger Abstimmung von Leistenspezifikation und Prozessparametern unterliegen die Leisten durch Verschleiß einem Selbstschärfeeffekt, der eine gewisse Prozessstabilität ermöglicht.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung endlosfaserverstärkter Bauteile ist das Resin Transfer Molding (RTM)-Verfahren.