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Neues aus der Forschung 2020

Auch dieses Jahr ist bionic surface technologies dank seiner umfassenden Expertise in Ribletoberflächen, Strömungssimulation und Test & Evaluation ein fester Bestandteil von mehreren Projekten: NeGeMi, Idomeneo, RiSpect und Calamari. 

Micro And Nano Structured Surfaces Suitable For Mass Production: Project NeGeMi - Next Generation Microfluidics

Projekt NeGeMi Logo

Obwohl wir tagtäglich auf mikrostrukturelle Oberflächen stoßen – sei es in Form unserer Smartphones, funktioneller Kleidung im Sport oder selbstreinigender Oberflächen in z.B Badezimmer oder Küche, oder gar im pharmazeutischen Bereich -, deren Herstellung und Anwendung ist teuer und zeitaufwändig. So genannte Roll-To-Roll-Prozesse könnten sowohl die Herstellung als auch die Anwendung flexibler, mikrostrukturierter Oberflächen vereinfachen.

Das Projekt „NextGenMicrofluidics“ vereint die Kompetenzen von 21 Unternehmen und Forschungseinrichtungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette und bietet Dienstleistungen für die Entwicklung und Produktion kundenspezifischer mikrofluidischer Lab-on-a-Foil-Systeme für Unternehmen – vom Start-up bis zur Großindustrie.
Hierbei wird ein Open Innovation Test Bed für die Entwicklung und Produktion dieser Lab-on-a-Foil systeme eingerichtet, was in weiterer Folge die Massenproduktion von mehreren Millionen Lab-on-a-Foil-Systemen pro Jahr (zum Beispiel für Schnelltests im Medizinbereich).

Als Experten in jeglichen Bereichen der Strömungssimulation und Messtechnik ist bionic surface technologies intensiv in den Design-Prozess eingebunden und sind zusätzlich für die Optimierung der Strömung in den Mikrokanälen zuständig.

bionic surface technologies war bereits bei dem Projekt R2R, dem kleinen Vorgänger von NeGeMi, Teil des Konsortiums. Lesen Sie hier über das Projekt R2R.

Reduktion von Biofouling mittels Riblet-Technologie: Calamari - Coated Riblets with Antifouling Effect for Maritime Applications

Das sogenannte maritime Biofouling, also die Ansiedelung von Mikroorganismen auf der Oberfläche von Schiffen, ist eine weitreichende und nur schwer zu lösende Problematik. Die Ansiedelung dieser Mikroorganismen erhöht den Strömungswiderstand und führt folglich nicht nur zu einer verringerten Geschwindigkeit, Reichweite und Steuerbarkeit, sondern auch zu längeren Wartungsintervallen und einem geringeren Kraftstromverbrauch.
Um dagegen zu wirken, kommen vor allem biozide Beschichtungen zum Einsatz, die den Anhaftungswiderstand aller Oberflächen, die mit dem Meer und somit auch mit den Mikroorganismen in Kontakt kommen (Schiffs-Oberflächen, Motoren, Brückenpfeiler und Hafenkonstruktionen zum Beispiel), verringern – glückllicherweise werden diese allerdings nach und nach durch die internationale Schiffahrts-Organisation verboten.

Das Projekt Calamari verbindet drei unterschiedliche Ansätze, um den Biofouling entgegenzuwirken: mit der weitreichenden Expertise von bionic surface technologies werden mikro- und nanostrukturierte Oberflächen, Riblets, in einem mit Metall-Oxiden versetzten, hoch-elastischen Lacksystem auf flexiblen Folien erzeugt. Anschließend werden diese in einem Test-Aufbau mit tropischen Meer-Wasser evaluiert und mit unbehandelten Oberflächen verglichen.

Zeitraum: 2019 – 2021

Konsortium: bionic surface technologies GmbH | Micro Tau Pty Ltd. | Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH

Deep Learning als Schlüssel für das effiziente Beurteilen von Riblets: RiSpect - Riblet Inspection and Efficiency Assessment Technology

Nano- und mikrostrukturierte Oberflächen, auch Riblets genannt, kommen immer häufiger zur Anwendung – aus gutem Grund, erzielt die Lackierung oder Beklebung mit diesen eine Vielzahl an positiven Effekten. Riblet-Oberflächen senken den Kraftstoffverbrauch bei Hochgeschwindigkeitszügen und Flugzeugen, sorgen für eine Steigerung der gewonnenen Energie und Senkung von Lärmbelastung bei Windkraftwerken und verbessern die Lenkeigenschaften bei Luftmotor- und Autorennsport.
Die Steigerung der Effizienz ist hierbei jedoch abhängig von der Qualität der Riblets – und um diese zu überprüfen, verlangt es sehr viel Zeit und Geld.   

Das Projekt RiSpect wirkt dieser Problematik mit der Methode des maschinellen Lernens als Basis für ein effizientes Messverfahren entgegen.  Verwendet werden hierfür eine Vielzahl an Beispielbildern mit sowohl korrekten als auch fehlerhaften Oberflächen und Simulationen von bereits verfügbaren Ribletoberflächen. Ebenfalls wird eine Datenbank erstellt und entsprechend notwendige Ausrüstung für die Bilderstellung entwickelt. Am Ende des Projekts wird zusätzlich eine Evaluierung der vorgeschlagenen Methoden an verschiedenen Oberflächen von Anwendungen durchgeführt.

Zeitraum: 2020 – 2021

Konsortium: AIT Austrian Institute of Technology GmbH | bionic surface technologies GmbH | Technische Universität Graz | University of Wyoming

Lebensdauer von Triebwerken verlängern: Idomeneo - Influence of temperature distributions on modern engine centre frames optimization

Derzeit werden immer leichtere und kürzere Triebwerke und Gehäuseteile entwickelt, um so Gewicht einzusparen, Treibstoffmenge und vor allem auch den CO2-Ausstoß zu minimieren. Hierbei entsteht allerdings die Problematik, dass extrem hohe Temperaturen, auch heiße Strähnen genannt, weniger Zeit haben, sich auszumischen und die typisch ungleichförmige Temperaturverteilung negative Folgen wie eine verkürzte Lebensdauer oder aber auch ein Totalausfall der heißgeführten Teile nach sich ziehen.

Im Projekt Idomeneo wird der Einfluss dieser heißen Strähnen auf die Aerodynamik und der Wärmeübergang an der TCF Schaufel und den Seitenwänden experimentell untersucht und durch numerische Simulation unterstützt wird. Zu diesem Zweck wird das Strömungsfeld, das aus Messungen bereits bekannt ist, nachgebildet.

Zeitraum: 2020 – 2022

Konsortium: bionic surface technologies GmbH | Technische Universität Graz 

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