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Wissenswertes rund um Kunststoff und Kautschuk

Kunststoff und Kautschuk begegnen uns überall im Alltag. Entdecken Sie spannende Geschichten, überraschende Fakten und interessante Hintergründe – von historischen Entwicklungen und bekannten Produkten bis hin zu wichtigen Persönlichkeiten und Innovationen der Branche.

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  • Mehr Lastenräder, weniger Konsumansprüche: 300 Fachleute sprechen sich für radikales Umdenken in der Stadtlogistik aus

    Expertenprognosen zu Lieferwegen, Sharing-Angeboten und urbaner Produktion im Vergleich. Quelle: IRS ber 300 Expertinnen und Experten zum Thema Stadtlogistik haben sich in einer deutschlandweiten Befragung dafür ausgesprochen, zur Verringerung von Lieferverkehrsströmen in Städten neue Wege zu gehen. Beispielsweise sollen anbieteroffene Mikrodepots und Lastenräder die Zustellfahrten konkurrierender Anbieter auf der „letzten Meile“ ersetzen. Zu diesen Ergebnissen kommt die Studie „Logistik und Mobilität in der Stadt von morgen“, welche im Rahmen des BMBF-finanzierten Forschungsprojekts „Stadtquartier 4.0“ erstellt und jetzt am Leibniz-Institut für Raumbezogene Sozialforschung (IRS) in Erkner veröffentlicht wurde. In den Städten nimmt die Verkehrsdichte zu, verursacht auch vom wachsenden Onlinehandel und dem zugehörigen Zustellverkehr. Konflikte um Verkehrsraum häufen sich, eine nachhaltige Ausgestaltung des Stadtverkehrs gelingt aktuell nicht. Gerade die Corona-Krise verschaffte dem Onlinehandel nun einen weiteren Schub. Praktikable Lösungen für eine nachhaltige Stadtlogistik zu entwickeln war das Ziel des Projekts „Stadtquartier 4.0“, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) von Anfang 2017 bis Anfang 2020 finanziert wurde. Das Leibniz-Institut für Raumbezogene Sozialforschung (IRS) in Erkner kooperierte darin mit der LogisticNetwork Consultants GmbH (LNC), dem Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) und der Holzmarkt Quartier Versorgungsgesellschaft mbH (HMQV). Drei Ansätze zur Verringerung von Lieferverkehren standen im Zentrum der Untersuchung: die Nutzung von anbieteroffenen Mikrodepots und Paketstationen, das Teilen („Sharing“) u.a. von Verkehrsmitteln, und die Produktion von Konsumgütern direkt in der Stadt oder im Quartier („urbane Produktion“). Alle drei Komponenten wurden in einem gemeinsamen Pilotprojekt in enger Kooperation mit den Verantwortlichen des Holzmarkt-Areals, eines alternativen Wohn- und Gewerbeprojekts in Berlin Friedrichshain-Kreuzberg, praktisch erprobt. Das IRS war im Projektverbund für die sozialwissenschaftliche Begleitforschung verantwortlich. Diese schloss Befragungen von Expertinnen und Experten aus den Bereichen Stadtlogistik, Stadtentwicklung und Verkehr ein. Letztere wurde als Delphi-Befragung realisiert, in der die Fachleute in zwei Befragungswellen die Realisierungschancen für die neuartigen Ansätze und ihre Wirkung auf eine nachhaltige Stadtentwicklung einschätzen sollten. Ein Großteil der Befragten sprach sich für einen radikalen Wandel in der Stadtlogistik aus. Sie zeigten sich skeptisch gegenüber rein technologieorientierten (z.B. Drohnen, unterirdische Zustellwege) oder marktgläubigen Ansätzen. Stattdessen plädierten sie für ein starkes Engagement der Kommunen, für regulatorische Eingriffe, für Kooperationen zwischen Staat und Wirtschaft, für eine intensive Beteiligung von Quartiersbewohnerinnen und -bewohnern, sowie für veränderte Konsumgewohnheiten. Mikrodepots und Paketstationen: Diese beurteilten die Befragten unter der Voraussetzung als wirksam, dass ein dichtes, anbieteroffenes Netz solcher Depots geschaffen wird, das sicher, einfach und zuverlässig zu benutzen ist, das mit nachhaltigen Verkehrsmitteln zur Abholung oder Endanlieferung (Lastenräder, leichte Elektrofahrzeuge) gekoppelt und durch Anreize für geändertes Konsumverhalten (z.B. Verbot kostenloser Retouren) unterstützt wird. Das Sharing von Fahrzeugen: Sharing wird als nachhaltig beurteilt, wenn es sich um stationsbasierte Angebote handelt, welche die Städte u.a. durch die Umwidmung von öffentlichen Stellplätzen zu Carsharing-Stellplätzen und die Vergabe von Konzessionen fördern. Urbane Produktion Urbane Produktion, etwa von Lebensmitteln und Kleinserienprodukten (urbane Landwirtschaft, 3D-Druckverfahren), wird dann als wirksam beurteilt, wenn es der Stadtplanung gelingt gemischte Flächennutzungen von Wohnen und Gewerbe zu realisieren und entsprechende Nutzungskonflikte und Flächenkonkurrenzen zu entschärfen. Für alle drei Ansätze gilt nach Ansicht der Expertinnen und Experten, dass ihr Nutzen aktiv kommuniziert und demonstriert werden muss. Dr. Ralph Richter, der die Studie mit realisiert hat, nennt weitere begünstigende Bedingungen: „Neuartige Praktiken in der Stadtlogistik haben besonders gute Realisierungschancen in dicht bebauten Gründerzeitquartieren mit einem jungen und kreativen Milieu. Deren postmaterialistische und ökologische Wertvorstellungen passen zur Nutzung von Sharing-Angeboten, Paketstationen und vor Ort hergestellten Produkten. Weniger empfänglich für solche Angebote sind hingegen ärmere Bevölkerungsschichten, obwohl gerade Carsharing auch die Haushaltskasse entlasten kann. Für eine breite Etablierung von nachhaltigen Logistiklösungen kommt es darauf an“, so Richter weiter, „diese Angebote auch für weniger privilegierte Bevölkerungsschichten attraktiv zu machen.“ Die Ergebnisse stützen sich auf eine zweistufige Delphi-Befragung von 322 (Juli 2019) bzw. 211 (September 2019) Personen, die durch ihre berufliche oder ehrenamtliche Tätigkeit über Expertise im Bereich urbane Logistik, Verkehr und Mobilität sowie Stadtentwicklung verfügen. Sie arbeiten in den Bereichen Verwaltung, Politik, Wissenschaft/Forschung, Wirtschaft und NGOs. Die Studie „Logistik und Mobilität in der Stadt von morgen“ wurde in der neuen Online-Reihe „IRS Dialog“ veröffentlicht. Sie ist ab heute dauerhaft kostenlos abrufbar auf der Internetpräsenz des Leibniz-Instituts für Raumbezogene Sozialforschung (IRS) sowie über das Repositorium EconStor. Referenz Richter, Ralph; Söding, Max; Christmann, Gabriela (2020): Logistik und Mobilität in der Stadt von morgen. Eine Expert*innenstudie über letzte Meile, Sharing-Konzepte und urbane Produktion. Forschungsbericht. IRS Dialog 1/2020. Erkner, https://leibniz-irs.de/fileadmin/user_upload/Transferpublikationen/IRS-Dialog-1-2020.pdf

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  • Thermokammer: Kunststoffe dynamisch auch bei tiefen Temperaturen prüfen

    Gut gekühlt: Eine trockene Kunststoffprobe vor der Düse, die Einspannung ist vereist. Foto: Fraunhofer LBF Kunststoffe verhalten sich temperatur- und dehnratenabhängig. Entsprechend wichtig ist es bei der Auslegung von Bauteilen, das Verhalten des verwendeten Kunststoffs nicht nur bei Laborbedingungen, sondern unter den späteren Einsatzbedingungen zu kennen. Es gilt, das gesamte Spektrum der möglichen Temperaturen zu berücksichtigen. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben zu diesem Zweck die dynamischen Testmöglichkeiten am institutseigenen Schnellzerreißer mit einer Vorrichtung erweitert, die es ermöglicht, Kunststoffe auch bei tiefen Temperaturen – validiert sind bis -40 Grad Celsius – ohne Thermokammer zu prüfen. Mit der neuen Vorrichtung können die Forschenden des Fraunhofer LBF an der dynamischen Prüfmaschine, dem Schnellzerreißer, Kunststoffe auch bei Temperaturen unterhalb Raumtemperatur prüfen. Darüber hinaus messen sie die Dehnung optisch mit DIC/GSC (Digital Image Correlation/Greyscale Correlation) und ermitteln somit auf der Probe ein 2D-Dehnungsfeld, aus dem die Längs- und Querdehnungen abgeleitet werden. Die tiefen Temperaturen erzeugt das Forscherteam mit durch flüssigen Stickstoff gekühlter Druckluft, wobei die Probe im Strom dieser Luft steht. Eine Thermokamera überwacht die Temperatur flächig, und die Messung startet das Team, sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist. Vorteil der Mischung aus Druckluft und Stickstoff ist, dass die Druckluft trocken ist und sich nur wenige Eiskristalle auf der Probenoberfläche bilden. Zudem sorgt die Gasmischung aus dem Kältespeicher für eine konstantere Temperatur des Luftstroms als bei einer direkten Stickstoffbeaufschlagung. Vom Granulatsack bis zur Materialkarte alles in einer Hand Dynamische Prüfung einer Kunststoffprobe mit dem Schnellzerreißer. Foto: Fraunhofer LBF Die am Fraunhofer LBF entwickelte Kühlvorrichtung besteht aus einem Regler- und Schaltelement, einem Kältespeicher, einem Stickstofftank und einer Zuleitung zur Probe. Der Verzicht auf eine Thermokammer bietet den Vorteil, dass sich zwischen Kamera und Probe keine Scheibe befindet, die anlaufen oder einfrieren kann oder bei einer Scheibenheizung Luftwirbel bildet. Dies kommt nicht nur der DIC und somit den Ergebnissen zugute, sondern ermöglicht auch eine flexible Prüfung von unterschiedlichen Bauteilgrößen und verschiedenen Lastarten. Die Kühleinheit haben die Forschenden erfolgreich in Betrieb genommen. Mit der neuen Kühlvorrichtung komplettiert das Fraunhofer LBF sein Angebot an Prüfungen im anwendungsrelevanten Temperaturbereich. In diesem Spektrum können nicht nur die Prüfungen selbst durchgeführt werden, es ist auch möglich, die am Institut vorhandene Erfahrung zu nutzen, um den gesamten Prozess von der Anlieferung eines Granulatsackes bis zur validierten Materialkarte aus einer Hand zu realisieren. Somit sind die Verarbeitungs- und Prüfbedingungen genauestens bekannt. Vorzugsweise stellt das LBF-Wissenschaftlerteam aus dem gelieferten Granulat Platten her, aus denen sie anschließend verschiedene Probekörper unter beliebigen Winkeln fräsen. Aus den gewonnenen Daten werden Materialkarten erstellt. Zur Validierung und Untersuchung von Morphologieeinflüssen steht ein Mikrocomputertomograph zur Verfügung, um Faserorientierungen zu ermitteln. Mit diesen Untersuchungen unterstützt das Darmstädter Institut zahlreiche Branchen bei der Auslegung anwendungssicherer Bauteile aus Kunststoff. Dazu zählen beispielsweise die Automobilindustrie, Automobilzulieferer, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie Rohstoffhersteller bis zu Consumerprodukten wie Sportartikel, Gartengeräte oder elektrische Handwerkzeuge für den Profi oder den Hobbyanwender.

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  • Ohne Zusatz: Reine Polymerlösung für gedruckte Elektronik

    Die Energieniveaus der beiden Materialien passen perfekt zusammen, so dass Ladungen spontan von einem Polymer auf das andere übertragen werden, wie Kai Xu und Simone Fabiano von der Universität Linköping zeigen. Bild: Thor Balkhed Sie haben die Welt verändert – elektrisch leitfähige Polymere. Schon die Attribution „elektrisch leitfähig“ wäre vor einigen Jahrzehnten noch als irreführend empfunden worden. Ihre Entwicklung in den 1970er war wissenschaftlich so bedeutsam, dass sie im Jahr 2000 mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet wurde. Heute gibt es wieder Neues zu berichten; nichts derart Preiswürdiges, wohl aber technologisch höchst Interessantes: Wissenschaftlern ist es gelungen, voll funktionsfähige elektrisch leitende Polymere herzustellen, und zwar ohne Dotierung, sprich ohne Hinzufügen von Fremdatomen. Ein richtungsweisender Punkt in puncto Herstellung „gedruckter Elektronik“. Noch in den 1980er-Jahren wurde in der Schule gelehrt, die meisten Kunststoffe seien wie Glas, Porzellan oder Gummi ideale Nichtleiter beziehungsweise Isolatoren für Strom (und Wärme). Dass Kunststoffe wie Kupferkabel den elektrischen Strom leiten können, wären vermutlich nur ganz wenigen Menschen damals ernsthaft in den Sinn gekommen. Der breiten Masse bekannt wurde das technologische Phänomen erst, nachdem die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaft im Jahr 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid und Hideki Shirakawa den Nobelpreis für Chemie „für die Entdeckung und Entwicklung von leitenden Polymeren” ausgezeichnet hatte [1]. „Damit ein Polymer elektrischen Strom leiten kann, muss es abwechselnd Einfach- und Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen aufweisen“, erläuterte das Nobelpreis-Komitee die Herausforderung der an US-amerikanischen Universitäten tätigen Naturwissenschaftler. Dabei hob es einen Sachverhalt hervor, nämlich „es muss auch dotiert werden, das heißt, Elektronen müssen (aus dem Polymer) entfernt (durch Oxydation) oder zusätzliche Elektronen hinzufügt (durch Reduktion) werden. Diese Löcher und zusätzliche Elektronen könnten sich entlang der Polymerkette bewegen – sie wird elektrisch leitend.“ [1] Die Dotierung, von der hier die Rede ist und die lange Zeit zwingend war, um einen leitenden Effekt im Kunststoff zu erzeugen, ist neuesten Meldung zufolge nicht mehr erforderlich. Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Simone Fabiano vom Labor für organische Elektronik der Universität Linköping (Schweden) hat ein organisches Material mit einer nach eigenen Angaben hervorragenden Leitfähigkeit geschaffen, das nicht dotiert zu werden braucht. Die gewünscht Stromleitfähigkeit wird erreicht einzig allein dadurch, dass zwei Polymere mit unterschiedlichen Eigenschaften gemischt werden. Über die Details ihrer Arbeit und mögliche Konsequenzen ihrer Entwicklung berichten die Forscher im angesehenen Fachmagazin Nature Materials [2]. Die blaue Polymerlösung gibt Ladung ab, die rote nimmt sie auf. Jede für sich ist nicht leitfähig, sie enthalten keine frei beweglichen Ladungsträger. Treffen sie aber aufeinander, kommt der Elektronenfluss in Gang, freie bewegliche Ladungen bleiben auf beiden Polymeren. Bild: Thor Balkhed Der Einsatz elektrische leitfähige Polymere hat zu technologischen Innovationssprüngen geführt, nicht zuletzt aufgrund der großen Variationsbreite der Materialeigenschaften, die sich gezielt einstellen lässt, des geringen Gewichts und nicht zuletzt auch der großen Flexibilität des Werkstoffs selbst. Solarzellen lassen sich in Folienform bringen und auf Oberflächen auftragen; hauchdünne Sensoren überwachen auf die Haut geklebt Körperfunktionen, die Beleuchtungstechnik profitiert von elektrisch leitfähigen Polymeren, ebenso die Entwicklung mobiler Endgeräte, die immer kleiner, leichter und hochleistungsfähiger werden. Um die Effizienz organischer Solarzellen, von Leuchtdioden und anderen elektronischen Anwendungen zu erhöhen, wurden elektrisch leitfähige Polymere mit verschiedenen Substanzen dotiert, um die Elektronenbilanz im Material zu beeinflussen und einen Stromfluss überhaupt erst möglich zu machen. Anders als in Metallen, dort liegen die am Stromfluss beteiligten Elektronen in der für Metalle typischen Kristallgitterstruktur freibeweglich vor. In einem Halbleitermaterial muss diese Beweglichkeit durch eine Ladungsüberschuss mittels eine Fremdatoms hineingegeben werden. Der hierbei hervorgerufen Zustand ist allerdings nicht von Dauer: „Üblicherweise dotieren wir organische Polymere, um ihre Leitfähigkeit und die Geräteleistung zu verbessern. Der Prozess ist für eine Weile stabil, aber das Material degeneriert und die Substanzen, die wir hinzugefügt haben, können auslaugen. Das gilt es zu vermeiden, etwa in bioelektronischen Anwendungen, bei denen die organischen elektronischen Komponenten Vorteile in der tragbaren Elektronik und als Implantate im Körper bringen können", sagt Simone Fabiano, Leiter der Gruppe Organische Nanoelektronik im Labor für Organische Elektronik der Universität Linköping. Den beteiligten Wissenschaftlern aus fünf Ländern ist es nun gelungen, zwei Polymere so zu kombinieren und daraus eine elektrisch leitende Tinte herzustellen war. Die Energieniveaus beider Materialien passten perfekt zusammen, so dass Ladungen spontan von einem Polymer auf das andere übertragen werden. Das Phänomen der spontanen Ladungsübertragung sei bereits an anderer Stelle beobachtet worden, aber nur für einzelne Kristalle und das auch nur im Labormaßstab. Die Übertragung in den industriellen Maßstab fehle noch. „Da Polymere aus großen und stabilen Molekülen bestehen, die sich leicht aus der Lösung ablagern lassen, erweisen sie sich als gut geeignet für den großflächigen Einsatz als Tinte in der gedruckten Elektronik", beschreibt Simone Fabiano ein Triebfeder ihrer Forschung. Die von ihnen verwendeten Polymere seien einfache, relativ preisgünstige und kommerziell leicht und weitverbreitet verfügbare Materialien. Da aus dem neuen Polymergemisch keine Fremdstoffe auslaugen, bleibe es lange stabil, auch unter Einfluss hoher Temperaturen. Diese Eigenschaften seien wichtig, wenn es um den Einsatz in Energiegewinnungs- und Speichergeräten sowie in tragbarer Elektronik gehe. Ihre elektrisch leitfähigen Polymere enthielten keine gesundheitsbedenklichen Zusätze, seien daher nicht nur langzeitstabil, sondern auch belastbar und tauglich für anspruchsvolle Anwendungen. Ihre Entwicklung eröffne geradezu völlig neue Möglichkeiten, um die Leistung von Leuchtdioden und Solarzellen zu verbessern. Dies gelte auch für andere thermoelektrische Anwendungen und nicht zuletzt für Entwicklung tragbare und körpernah getragener Elektronik, sagt Simone Fabiano. (GDeussing) Referenzen [1] https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2000/8940-pressemitteilung-der-nobelpreis-in-chemie-2000/ [2] Xu et al., Ground-state electron transfer in all-polymer donor–acceptor heterojunctions, Nature Materials (2020), http://dx. doi. org/10. 1038/s41563-020-0618-7

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  • Fusionen und Übernahmen von und mit deutschen Unternehmen stabilisieren sich auf sehr niedrigem Niveau

    Die Anzahl der M&A mit deutscher Beteiligung zeigt eine leichte Stabilisierung seit Beginn des Jahres 2020 auf. Quelle: ZEW Die Anzahl der Fusionen und Übernahmen (Mergers and Acquisitions, M&A) von und mit deutschen Unternehmen ist 2019 im zweiten Jahr in Folge gesunken. In der zweiten Jahreshälfte fiel der ZEW-ZEPHYR M&A-Index, der seit 2005 die Anzahl der abgeschlossenen M&A-Transaktionen mit deutscher Beteiligung aufzeichnet, auf ein Rekordtief. Im August 2019 ging der Index auf einen Wert von 59 Punkten zurück. Zu Beginn des Jahres 2020 zeigte der Index allerdings erste Anzeichen der Erholung. Am gleitenden 12-Monats-Durchschnitt lässt sich insgesamt ein Abwärtstrend ablesen, der bereits seit Sommer 2018 anhält. „Ohne die drei Großübernahmen des letzten halben Jahres hätte der M&A-Index einen noch stärkeren Rückgang verzeichnet“, sagt Ilona Tsanko, Wissenschaftlerin im ZEW-Forschungsbereich „Innovationsökonomik und Unternehmensdynamik“. Der Index spiegelt die Anzahl der monatlich getätigten M&A-Transaktionen in Deutschland wider und wird vom ZEW Mannheim auf Basis der Zephyr-Datenbank von Bureau van Dijk erhoben. Der größte Deal des deutschen Energiesektors fand im September 2019 statt. Im Rahmen der Übernahme des im Jahr 2016 gegründeten RWE-Tochterkonzerns Innogy kaufte der Energieriese E.ON RWE-Anteile in einer geschätzten Höhe von 37,8 Milliarden Euro. Die Übernahme, aus der einer der größten Energieversorger Europas hervorging, wurde bereits 2018 angekündigt und nach der Genehmigung der europäischen Wettbewerbsbehörden durchgeführt. Neben dieser Großübernahme im Energiesektor fanden im vergangenen Halbjahr zwei der größten M&A-Deals in der deutschen Chemieindustrie statt. Die in Darmstadt ansässige Merck KGaA kaufte im zweitgrößten M&A-Deal, der im letzten halben Jahr mit deutscher Beteiligung stattfand, Versum Materials Inc, einen führenden Hersteller elektronischer Materialien mit Sitz in den Vereinigten Staaten, für rund 5,8 Milliarden Euro. Damit ist Merck dem Ziel, Marktführer im Bereich der Herstellung elektronischer Materialien für die Halbleiter- und Displayindustrie zu werden, einen Schritt näher gerückt. Der zweite Mega-Deal in der Chemieindustrie fand im Februar 2020 mit dem Erwerb des Polyamidgeschäfts des belgischen Unternehmens Solvay durch den Chemieriesen BASF für 1,6 Milliarden Euro statt. Damit hat das in Ludwigshafen ansässige Unternehmen seine Polyamidkompetenzen im Bereich der technischen Kunststoffe erweitert. Wie sich der Ausbruch der COVID-19-Pandemie auf die Anzahl der Transaktionen auswirken wird, lässt sich zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht feststellen. „In Krisenzeiten nimmt die Aktivität auf dem M&A-Markt für gewöhnlich ab“, sagt Ilona Tsanko. „Durch das Coronavirus herrscht momentan Unsicherheit in Bezug auf M&A-Transaktionen. Das betrifft nicht nur die Frage, ob ein Erwerb oder Verkauf derzeit angemessen ist, sondern auch die Folgen des Virus für laufende Transaktionen. Ist die mit COVID-19 verbundene Unsicherheit so ausgeprägt, dass Verhandlungen auf Eis gelegt werden? Oder kann mittelfristig mit steigender M&A-Aktivität gerechnet werden? Noch ist es aber zu früh, um sagen, welche Folgen die Pandemie für den M&A-Index haben wird.“ Download M&A-Report

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  • Risikoanalysen für Nanopartikel - Nanosicherheitsforschung ohne Tierversuche

    Mit Hilfe von Zellkulturen oder Mikroorganismen lassen sich bereits viele Tierversuche vermeiden. Noch besser gelingt dies, wenn die Technologien in geeignete Datenmodelle integriert werden. Foto: EMPA Um die Zahl der Tierversuche in der Forschung weiter zu senken, suchen Forschende nach alternativen Methoden. Will man die Unbedenklichkeit von Substanzen, die noch wenig erforscht sind, sicherstellen, ist dies allerdings eine große Herausforderung. Das gilt besonders für Nanomaterialien. Ein Empa-Team entwickelt nun Prozesse, mit denen dies gelingen kann; sie kombinieren dazu Experimente im Reagenzglas mit mathematischen Modellen. In der Kosmetik und der Textilindustrie sind sie bereits im Einsatz: Nanopartikel in Sonnencremes sollen uns vor Sonnenbrand schützen und Kleidung mit Nanosilber bremst Bakterien aus. Der Einsatz der winzigen Inhaltstoffe ist aber auch an die Verantwortung gebunden, mögliche negative Folgen für die Gesundheit und die Umwelt ausschließen zu können. Dabei gehören die Substanzen in Kosmetika oder Textilien zu der noch wenig charakterisierten Stoffklasse der Nanomaterialien, die zwischen einem und 100 Nanometer klein sind und ein breites Anwendungsspektrum haben, etwa in Abgaskatalysatoren, Wandfarben, Kunststoffen und in der Nanomedizin. Und so neu und ungewöhnlich die Nanomaterialien sind, so wenig klar ist bisher, ob ihnen Risiken für Mensch und Umwelt innewohnen. Hier kommen Risikoanalysen und Ökobilanzen zum Tragen, die sich früher stark auf Tierversuche abstützten, wenn es darum ging, schädliche Auswirkungen einer neuen Substanz bis hin zur Giftigkeit zu ermitteln. Heute ist die Forschung angehalten, Tierversuche wenn immer möglich zu reduzieren beziehungsweise zu ersetzen. Diese Haltung hat in den vergangenen 30 Jahren zu einem starken Rückgang namentlich bei sogenannten toxikologischen Tests geführt. Nur lassen sich die Erfahrungen mit konventionellen Chemikalien nicht einfach auf neuartige Substanzen wie Nanopartikel übertragen. Damit sich Tierversuche auch in der Nanomaterialforschung reduzieren lassen, entwickeln Empa-Forschende nun neue Ansätze, die dieses Ziel verfolgen und gleichzeitig die unbedenkliche Verwendung von Nanomaterialien ermöglichen. "Wir entwickeln derzeit einen neuen, integrativen Weg, mit dem die Risiken von Nanopartikeln analysiert und die Ökobilanzen ermittelt werden können", sagt Empa-Forscherin Beatrice Salieri von der Abteilung "Technologie und Gesellschaft" in St. Gallen. Neu und anders als bei den herkömmlichen Analysen ist hierbei unter anderem, dass neben der Wirkungsweise einer Substanz weitere Daten einbezogen werden, wie die Exposition und das Schicksal eines Partikels im Körper, so dass eine ganzheitliche Betrachtung in die Risikobewertung einfliesst. Bei der in vitro-Dosimetrie wird ein komplexes Bild der Nanopartikel-Wirkungen in Zellkulturen ermittelt. Foto: EMPA Grundlage der Risikoanalysen sind die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Nanopartikeln, deren biologische Auswirkungen, welche mit Zellkulturen experimentell bestimmt wurden. Damit sich die Ergebnisse aus dem Reagenzglas (in vitro) auf die Situation im menschlichen Körper (in vivo) übertragen lassen, nutzen die Forschenden mathematische Modelle (in silico), die zum Beispiel auf die Schädlichkeit einer Vergleichssubstanz zurückgreifen. "Wirken zwei Substanzen, wie etwa Silber-Nanopartikel und Silber-Ionen auf die gleiche Weise, lässt sich die Gefährlichkeit der Nanopartikel aus jener der Ionen rechnerisch abschätzen", sagt Salieri. Damit die Laborstudien für Nanopartikel aber auch aufschlussreich sind, muss für jede Expositionsart zunächst ein geeignetes Modellsystem entwickelt werden. "Substanzen, die inhaliert werden, untersuchen wir beispielsweise in Experimenten mit menschlichen Lungenzellen", erklärt Empa-Forscher Peter Wick, Leiter des Labors für "Particles-Biology Interactions" in St. Gallen. Um die Verdauung im Körper zu simulieren, werden hingegen Darmzellen verwendet. Dabei wird nicht nur die schädigende Dosis eines Nanopartikels in Zellkulturversuchen ermittelt, sondern es fliessen auch sämtliche Nanomaterialeigenschaften in die Risikoanalyse ein, etwa Form, Grösse, Transportgeschwindigkeit und Bindung an andere Moleküle. So ist beispielsweise freies Nanosilber in einer Zellkulturflüssigkeit rund 100-mal giftiger als das Äquivalent als Silber-Nanopartikel. Derartig umfassende Laboranalysen finden Eingang in sogenannte kinetische Modelle, die statt einer Momentaufnahme einer Situation im Reagenzglas das komplette Geschehen der Partikelwirkung abbilden können. Und schliesslich lassen sich aus all diesen Daten mithilfe komplexer Algorithmen die zu erwartenden biologischen Phänomene abschätzen. "Anstatt ein Tierexperiment dazwischen zu schalten, können wir anhand von Parallelitäten zu bekannten Substanzen, neuen Daten aus Laboranalysen und mathematischen Modellen die möglichen Risiken von Nanopartikeln ermitteln", sagt Empa-Forscher Mathias Rösslein. Künftig könnten so auch die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Nanopartikeln im menschlichen Körper sowie die Eigenschaften bestimmter Populationsgruppen, wie ältere Menschen oder Patienten mit mehreren Krankheiten, realitätsnah dargestellt werden, meint der Wissenschaftler. Als Folge dieser neuartigen Risikoanalysen für Nanopartikel könnten zudem die Entwicklung und Marktzulassung neuer Nanomaterialien beschleunigen, hoffen die Forschenden. Konkrete Anwendung gibt es bereits im "Safegraph"-Projekt, eines der Projekte im Rahmen der "Graphene Flagship"-Initiative der EU, an der die Empa als Partner mitwirkt. Risikoanalysen und Ökobilanzen für das neue "Wundermaterial" Graphen sind derzeit noch Mangelware. Erste Sicherheitsanalysen zu Graphen- und Graphen-verwandten Materialien konnten die Empa-Forscher nun unlängst in grundlegenden in vitro-Studien aufzeigen. Auf diese Weise können nun auch Projekte wie Safegraph potenzielle Gesundheitsrisiken und Umweltfolgen von Graphen besser ermitteln und gleichzeitig die Zahl der Tierversuche senken.

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  • Absorber ade: Hochpräzises Laserschweißen von Kunststoffen

    Im Projekt SeQuLas entstand ein elektronisch überwachter Prozess zum schonenden, hochpräzisen Laserdurchstrahlschweißen von kleinen Kunststoffbauteilen für die Medizintechnik (im Bild: Mikrofluidischer Chip der Fa. Bartels Mikrotechnik). Foto: Fraunhofer ILT, Aachen. Im erfolgreich abgeschlossenen NRW-Leitmarktprojekt SeQuLas hat das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT gemeinsam mit drei Industriepartnern ein Fügeverfahren entwickelt, mit dem kleinste Schweißnähte in transparenten Kunststoffbauteilen erzeugt werden können. Zum Einsatz kommt dabei ein Thulium-Faserlaser, der einen besonderen Vorteil bietet: Da Kunststoffe die entsprechende Wellenlänge gut absorbieren, kommt der Prozess ohne zusätzlich Absorber wie Ruß aus. Insbesondere für die Medizintechnik ist das Verfahren interessant, das die Flexibilität und Effizienz in der industriellen Produktion in Nordrhein-Westfalen steigern kann. Im Life-Science-Bereich haben sich mikrofluidische Chips beim Transport, der Mischung und Filterung von kleinsten Flüssigkeitsmengen bewährt. Eine große Herausforderung ist die mediendichte Verkapselung der in den Chips integrierten Mikrokanäle: Konventionelle Fügtechnik kommt im Mikrometerbereich an ihre Grenzen. Stattdessen bietet sich hier das absorberfreie Laserdurchstrahlschweißen (LDS) mit Strahlquellen im nahen Infrarot (NIR)-Bereich an, das eine hohe Präzision und Flexibilität erlaubt. Transparente Bauteile dank Verzicht auf Absorber Im Jahr 2017 startete das Fraunhofer ILT daher mit der Aachener Amtron GmbH, der Attendorner Ortmann Digitaltechnik GmbH und der Dortmunder Bartels Mikrotechnik GmbH das Projekt SeQuLas, das im Rahmen des Programms "Produktion.NRW" der LeitmarktAgentur NRW gefördert wurde. Das Akronym steht für die "segmentale Quasisimultan-Laserbestrahlung", bei der in diesem Fall als Strahlquelle ein Thulium-Faserlaser mit einer Emissionswellenlänge von 1940 nm verwendet wurde. In diesem Wellenlängenbereich besitzen Kunststoffe eine natürliche Absorption. Da zusätzliches Absorbermaterial wie Ruß nicht nötig ist, wird die Transparenz des Chips bei der Laserbearbeitung nicht beeinträchtigt. Doch diese Form des absorberfreien Laserdurchstrahlschweißens weist ein Problem auf: Durch die Volumenabsorption entsteht eine Wärmeeinflusszone (WEZ), die sich vertikal über den gesamten Bauteilquerschnitt erstreckt. Die thermische Expansion während des Aufschmelzvorgangs begünstigt die Bildung von Lunkern und Rissen, die im Nahtgefüge für undichte Stellen sorgen. Außerdem besteht insbesondere bei flachen Bauteilen die Gefahr, dass sich der Werkstoff verzieht. Quasisimultane Bestrahlung für materialschonende Erwärmung Mit dem entwickelten Fügeverfahren, bei dem ein Thulium-Faserlaser zum Einsatz kommt, lassen sich z. B. Mikrofluidikbauteile hochpräzise Schweißen. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen. Um die vertikale Ausdehnung der Wärmeeinflusszone zu verringern, bietet sich die quasisimultane Bestrahlung an, bei der ein Laserstrahl mit Hilfe eines Scannersystems mit hoher Geschwindigkeit mehrmals entlang der Schweißkontur geführt wird: Dabei wird die gesamte Nahtkontur simultan erwärmt, die das Konturschweißen sonst nur sequentiell aufschmilzt. Das Fraunhofer ILT wies anhand von Versuchen mit Bauteilen aus Polycarbonat nach, dass während des Schweißprozesses die Wärme an den Außenflächen abgeführt wird, während im Materialinneren eine Wärmeakkumulation stattfindet. Die steigende Anzahl an Überfahrten und die hohe Scangeschwindigkeit verringern sogar die vertikale Ausdehnung der Wärmeeinflusszone um bis zu 30 Prozent gegenüber dem Konturschweißen. Frühzeitige Erfassung von thermischen Schäden Im zweiten Schritt entwickelten die Projektpartner eine Prozessregelung für den Laserschweißprozess. Ein in den Strahlengang integriertes Pyrometer misst dabei während des Schweißprozesses die Temperatur im Bauteil. Die Kopplung des Messsignals mit der Position der Scannerspiegel ermöglicht eine ortsaufgelöste Aufnahme der Wärmeverteilung im Bauteil. Auf diese Weise lassen sich thermische Schäden schon während des Schweißprozesses erfassen und zielgenau lokalisieren. Der neu entwickelte Schweißprozess kann daher schnell auf Temperaturabweichungen reagieren und die Laserleistung entsprechend regeln. Somit lassen sich homogene Nahteigenschaften entlang der Nahtkontur sicherstellen. Das im Februar 2020 abgeschlossene Projekt "SeQuLas – Laserschweißen absorberfreier Thermoplaste durch segmentale Quasisimultanbestrahlung" mit Laufzeit von drei Jahren wurde mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und durch das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.

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  • Carbonsäure auf nachhaltige Weise gewinnen

    Mithilfe eines Wasser-Elektrolyseurs ist es Wissenschaftlern der Aachener Verfahrenstechnik (AVT) gelungen, Itaconsäure (weißes Pulver) aus Fermentationslösung (gelbe Flüssigkeit) elektrochemisch aufzureinigen. Abb. Kopernikus-Projekte für die Energiewende Die Elektrifizierung biotechnologischer Verfahren galt bisher als wenig praktikabel. Das könnte sich jetzt ändern: Forscher des Kopernikus-Projekts SynErgie haben ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe sich Carbonsäuren effizient und ohne fossile Rohstoffe herstellen lassen. Carbonsäuren sind Bestandteil von Lacken, Kunststoffen, Pflanzenschutzmitteln und Medikamenten. Aus der Industrie ist der Einsatz von Carbonsäuren nicht wegzudenken: Sie sind Bestandteil von Gummis, Kunststoffen und Lacken, von Pflanzenschutzmitteln und Medikamenten. Das Problem: Für ihre Herstellung braucht es entweder fossile Rohstoffe und zumindest Wärme, die aus dem fossilem Brennstoff Erdgas gewonnen wird. Zudem fallen bei der Produktion große Mengen Abfall an: So werden im Prozess Kalk und Schwefelsäure zugegeben, um während der Herstellung das Säureverhältnis richtig einzustellen. Als Abfall entsteht dabei Gips, der allerdings keine weitere Verwendung findet und im Müll landet. An der Lösung beider Probleme hat sich die Wissenschaft in der Vergangenheit bereits versucht. Sinnvolle Alternativen gibt es bisher jedoch keine: Entweder sind die entwickelten Verfahren zu kleinteilig oder nicht im industriellen Maßstab anwendbar. Die Elektrifizierung biotechnologischer Verfahren zur Herstellung von Carbonsäuren galt daher bisher als nicht praktikabel. Das könnte sich jetzt ändern: Partner im Kopernikus-Projekt SynErgie haben einen Ansatz entwickelt, der beide Probleme löst: Mithilfe eines elektrochemischen Verfahrens konnten Forscher der Aachener Verfahrenstechnik (AVT) an der RWTH Aachen sowohl die Verwendung von Erdgas als auch den anfallenden Abfall nahezu komplett umgehen. Möglich ist das durch ein Verfahren, das Verfahrenstechniker pH-swing nennen. So ist bei der Herstellung von Carbonsäuren das Wichtigste die zwischenzeitliche Anpassung des pH-Werts. Statt Wärme und Gips nutzen die Aachener Wissenschaftler dazu nun einen Wasser-Elektrolyseur. Mit seiner Hilfe lässt sich der pH-Wert ebenfalls beeinflussen. Ohne fossile Rohstoffe und ohne große Mengen Gips-Abfall. Dafür entsteht während der Produktion Grüner Wasserstoff, der zentral ist für die Energieversorgung der Zukunft. Die Innovation der Aachener Forscher könnte dabei helfen, die Chemieindustrie klimafreundlicher zu gestalten und unnötigen Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Dass das Verfahren funktioniert, zeigten die Wissenschaftler zunächst in ihrem Aachener Labor am Beispiel der Itaconsäure. Zusammen mit dem Chemiekonzern BASF bauen die Aachener nun eine Versuchsanlage im Technikums-Maßstab. Besteht das Verfahren diesen Test, kann es in eine Pilotierung für die industrielle Anwendung gehen. Die SynErgie-Forscher sind zuversichtlich. Kopernikus-Projekte Wind und Sonne liefern Strom nicht regelmäßig, sondern schwankend: Mal steht mehr Strom zur Verfügung als tatsächlich gebraucht wird, mal zu wenig. Das Kopernikus-Projekt SynErgie untersucht, wie die Industrie helfen kann, diese Schwankungen auszugleichen, indem die Industrie ihre Nachfrage flexibel an das Stromangebot anpasst – ihren Stromverbrauch also bewusst steigert oder senkt – ohne, dass die Qualität der Produkte darunter leidet. Die Kopernikus-Projekte bilden eine der größten deutschen Forschungsinitiativen zum Thema Energiewende. Ihr Ziel ist es, eine saubere, sichere und bezahlbare Stromversorgung zu ermöglichen. Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) entwickeln sie ganzheitliche Lösungen zum Erreichen der Klimaziele: In allen Projekten arbeiten Vertreter aus Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft zusammen. Über zehn Jahre erarbeiten sie klimafreundliche Lösungen bis zur Anwendbarkeit im industriellen Maßstab.

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  • Vierbeiniger Roboter macht Forschung weltweit vergleichbar

    Der vierbeinige Roboter Solo 8 springt aus einer Höhe von 24 cm auf 65 cm hoch. Foto: Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme Solo 8 ist ein neuer Forschungsroboter, der als Open-Source-Projekt in Tübingen und Stuttgart entwickelt wurde. Der hundeähnliche, drehmomentgesteuerte Vierbeiner ist zu dynamischen Bewegungen fähig. Er besteht fast ausschließlich aus 3D-gedruckten Bauteilen und kann leicht nachgebaut werden – ideal für die Grundlagenforschung in der Robotik und der Schulung. Ziel des Projekts ist es, Robotik-Laboren auf der ganzen Welt einen leicht zu montierenden Bausatz anzubieten. In Zusammenarbeit mit Robotikern der New York University haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) einen agilen, vierbeinigen Roboter entwickelt. Er gehört zu den praktischsten, am einfachsten zu bedienenden Forschungsplattformen der Welt. Die Idee hinter dem Projekt ist es, die Technologie jedem Robotik-Forschungslabor zur Verfügung zu stellen. Robotiker rund um den Globus können so Algorithmen austauschen, Methoden vergleichen und Erkenntnisse aus Experimenten mit anderen Teams teilen, da sie ein- und dieselbe Plattform verwenden. In der Robotik sind vergleichbare Daten wertvoll, um schnell Fortschritte machen zu können. Der leichte und drehmomentgesteuerte vierbeinige Roboter ähnelt einem jungen Hund, der sich darauf freut, bald Gassi zu gehen. Der Roboter ist für hoch-dynamische Bewegungsabläufe gebaut, z.B. kann er hüfthoch springen oder umkippen und gleich wieder auf die Beine kommen. Dem multidisziplinären Forschungsteam, das hinter dem Projekt steht, waren mehrere Dinge wichtig: Dass Solo 8 sich hoch-dynamisch fortbewegen kann, nicht zu teuer und leicht replizierbar ist. Sie wollten eine leicht zugängliche und erschwingliche Plattform für Forschung und Lehre im Bereich der Fortbewegung entwickeln. Die meisten Teile, aus denen Solo 8 besteht, werden 3D-gedruckt. Die wenigen verbleibenden Bauteile kann man zukaufen. Die Konstruktionsanleitung und die GitHub- Dokumentation sind Open Source unter der BSD 3-Lizenz veröffentlicht. Der Open-Access ermöglicht es dem Projekt zu wachsen, anderen Wissenschaftlern ist es so möglich, eigene Prototypen und Technologie basierend auf Solo 8 zu entwickeln. Schritt für Schritt springt der vierbeinige Roboter in Aktion Mehrere Universitäten haben sich bereits an das Team gewandt. „Unsere Roboterplattform ist eine hervorragende Basis für andere Forscher, um schnell einen Prototypen zu bauen“, sagt Ludovic Righetti, Associate Professor an der Tandon School of Engineering der New York University und Forschungsgruppenleiter am MPI-IS. „Im Gegenzug profitieren wir davon, weil komplexe Steuerungs- und Lernalgorithmen schnell auf der Plattform getestet werden können. So verkürzt sich die Zeit von der Idee bis zur experimentellen Validierung. Das vereinfacht die Forschung erheblich. Unser Open-Source-Ansatz erlaubt es uns zudem, Algorithmen mit anderen Teams zu vergleichen, wodurch wir den Fortschritt besser bewerten können. In meinem Labor hier in New York wurde unser fortschrittlichster Algorithmus auf Solo 8 getestet. Auf einer anderen Plattform wäre es viel schwieriger gewesen. Das war eine große Sache für uns.“ Das Rad nicht noch mal neu erfinden „Eine Forschungsgruppe, die einen solchen Roboter selbst entwickeln würde, bräuchte dafür etwa vier Jahre“, sagt Alexander Badri-Spröwitz, Leiter der Forschungsgruppe Dynamische Lokomotion am MPI-IS. „Außerdem braucht man ein breites Spektrum an Fachwissen. Die Solo-8-Plattform ist das kombinierte Wissen mehrerer Teams. Jetzt kann jedes Robotiklabor der Welt online gehen, die Dateien herunterladen, die Teile 3D-ausdrucken und die restlichen Komponenten zukaufen. Robotiker können innerhalb weniger Wochen zusätzliche Funktionen hinzufügen. Und schon haben sie einen Weltklasse-Roboter.“ Selbst montiert und leicht erweiterbar, angepasst an das eigene Experiment: all dies bei vergleichsweise geringen Kosten. Solo kostet viel weniger als kommerzielle Laufroboter, an denen man ja dann auch nichts mehr ändern kann. Die Open Dynamic Robot Initiative wurde 2016 von Felix Grimminger, Ludovic Righetti und Alexander Badri-Spröwitz ins Leben gerufen. Das Projekt wurde ursprünglich durch Righettis ERC Starting Grant, dann durch mehrere Grass Roots Projekte des MPI-IS und mittels Drittmittel der US National Science Foundation finanziert. Im Laufe der Jahre kamen immer mehr Wissenschaftler hinzu, die Fachwissen aus den Bereichen Maschinenbau, Mechatronik, Elektrotechnik und Informatik kombinierten. Im Jahr 2018 rannte Solo 8 erstmals durch die Forschungslabore in Tübingen und Stuttgart. Im Mai 2020 wurde die Publikation "An Open Torque-Controlled Modular Robot Architecture for Legged Locomotion Research" in den Robotics and Automation Letters veröffentlicht. Die Forschungsergebnisse werden auch auf der ICRA, der Internationalen Konferenz für Robotik und Automation, einer der weltweit größten Robotik Konferenzen, vorgestellt. Dieses Jahr wird die ICRA, die Ende Mai begann, virtuell abgehalten. „Solo besitzt einige neuartige Fähigkeiten, die wir erproben und weiterentwickeln wollen“, sagt Felix Grimminger, ein Mechatronik-Ingenieur am MPI-IS. Das Konzept für Solo war seine Idee, die ständige Optimierung sein Ansporn. „Solo hat einen großen Bewegungsspielraum. Wenn der Roboter auf den Rücken fällt, kann er die Beine in die andere Richtung konfigurieren und einfach aufstehen. Oder er kann aus einer Höhe von 24 cm bis hoch auf 65 Zentimeter springen.“ Zudem federt der Roboter einen Sprung ab. Die drehmomentgesteuerten Motoren verhalten sich dabei wie die Muskeln in Tierbeinen oder wie die elastischen Sehnen. Solo8 verwendet virtuelle Federn, keine mechanischen. Und als virtuelle Federn sind sie damit programmierbar. Wir können die Federsteifigkeit von weich bis hart kontinuierlich, und unverzüglich einstellen. Eine veränderliche Steifigkeit sehen wir auch bei Tieren und Menschen. Auf diese Weise erreicht der Roboter eine adaptive und robuste Fortbewegung. Mit all den aufregenden Ergebnissen, die in den Videos zu sehen sind“, fügt Badri-Spröwitz hinzu. Bau eines Roboter-Zoos Ein weiteres Hauptmerkmal ist das geringe Gewicht von etwa 2 kg. Das Verhältnis Gewicht zu Leistung ist damit hoch. Die meisten vierbeinigen Roboter sind deutlich schwerer und daher in einem Labor schwieriger zu handhaben. Durch das geringe Gewicht fällt es Student*innen leicht, mit dem Roboter zu arbeiten, und er ist sicher. „Wenn sie wollen, können sie Solo 8 einfach in einen Rucksack packen und zu einer Konferenz mitnehmen“, sagt Badri-Spröwitz. Die Forscher haben viel Mühe darauf verwendet, das Aktuator-Modul von Solo zu optimieren und zu testen. „Es war uns wichtig, das gut hinzubekommen", sagt Badri- Spröwitz. Das Aktuator-Modul ist wie der Grundbaustein, den wir mit kleinen Variationen immer wieder verwenden“, fügt Grimminger hinzu. „Auf diese Weise können wir einen Zoo von Robotern bauen.“ Der Roboter trägt die Zahl Acht in seinem Namen, da er acht Gelenke hat: Jedes Roboterbein kann die Winkel in Hüfte und Knie verändern. Vor kurzem wurde eine neue Version fertiggestellt und erste Tests mit mehr Freiheitsgraden durchgeführt: insgesamt zwölf, drei pro Bein. Der Solo 12 kann sich nun auch seitwärts bewegen. „Das bedeutet, dass Solo 12 – aufgrund seiner zusätzlichen Freiheitsgrade – noch vielseitiger sein wird und komplexere Verhaltensweisen zeigen kann“, so Grimminger abschließend. Weitere Informationen Videos Open Dynamic Robot Initiative Referenz Grimminger et al., An Open Torque-Controlled Modular Robot Architecture for Legged Locomotion Research, Robotics (2020), https://arxiv.org/abs/1910.00093

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  • Perowskit-LED aus dem Drucker – auf dem Weg zu einem neuen Standard für die Elektronik

    Grafische Darstellung des Druckprozesses für die Perowskit-LED. Quelle: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH Einem Team von Forschern des HZB und der Humboldt-Universität zu Berlin ist es zum ersten Mal gelungen, Leuchtdioden (LEDs) aus einem hybriden Perowskit-Halbleitermaterial per Tintenstrahldruck herzustellen. Das Tor zu einer breiten Anwendung solcher Materialien in vielerlei elektronischen Bauelementen ist damit geöffnet. Der Durchbruch gelang den Wissenschaftlern mithilfe eines Tricks: dem „Impfen“ der Oberfläche mit bestimmen Kristallen. Die Mikroelektronik ist geprägt durch verschiedene funktionelle Materialien, deren Eigenschaften sie für bestimmte Anwendungen auszeichnen. So werden Transistoren und Datenspeicher aus Silizium gefertigt, und auch die meisten photovoltaischen Zellen für die Stromgewinnung aus Sonnenlicht bestehen aus diesem Halbleitermaterial. Um Licht in optoelektronischen Elementen wie Leuchtdioden (LEDs) zu erzeugen, kommen hingegen Verbindungshalbleiter wie Galliumnitrid zum Einsatz. Je nach Materialklasse unterscheiden sich zudem die Herstellungsverfahren. Raus aus dem Zoo aus Materialien und Methoden Eine Vereinfachung versprechen hybride Perowskit-Materialien – halbleitende Kristalle, deren organische und anorganische Bestandteile in einer bestimmten Kristallstruktur angeordnet sind. „Je nach Zusammensetzung lassen sich daraus alle Arten von mikroelektronischen Bauelementen fertigen“, sagt Prof. Dr. Emil List-Kratochvil, Leiter einer gemeinsamen Forschergruppe von HZB und Humboldt-Universität. Hinzu kommt: Perowskit-Kristalle ermöglichen eine vergleichsweise simple Art der Verarbeitung. „Sie lassen sich aus einer flüssigen Lösung herstellen, damit kann man das gewünschte Bauteil Schicht für Schicht direkt aus dem Substrat heraus aufbauen“, erklärt der Physiker. Nach Solarzellen nun auch Leuchtdioden aus dem Drucker Dass sich Solarzellen aus einer Lösung solcher Halbleiterverbindungen heraus drucken lassen, haben die Wissenschaftler am HZB in den letzten Jahren bereits gezeigt – und sind heute bei dieser Technologie weltweit führend. Nun gelang es dem gemeinsamen Team von HZB und HU Berlin erstmals, auch funktionsfähige Leuchtdioden auf diese Weise herzustellen. Dazu verwendete die Forschergruppe einen Metall-Halogenid-Perowskit: ein Material, das eine besonders hohe Effizienz bei der Lichterzeugung verspricht – das aber andererseits schwierig zu verarbeiten ist. „Bislang war es nicht möglich, solche Halbleiterschichten aus einer flüssigen Lösung mit ausreichender Qualität zu erzeugen“, sagt List-Kratochvil. So ließen sich LEDs nur aus organischen Halbleitern drucken, die aber nur eine bescheidene Leuchtkraft liefern. „Die Herausforderung war es, die salzartige Vorstufe, die wir mit dem Drucker auf das Substrat aufbrachten, mit einer Art Lockmittel dazu zu bewegen, rasch und gleichmäßig zu kristallisieren“, erklärt der Wissenschaftler. Das Team wählte dafür einen „Impfkristall“: ein beigefügtes Salz, das sich auf dem Substrat anheftet und wie ein Gerüst für das Wachstum der Perowskit-Struktur dient. Deutlich bessere optische und elektronische Merkmale So schufen die Forscher gedruckte LEDs mit einer weit höheren Leuchtkraft und deutlich besseren elektrischen Eigenschaften als sie bislang mit additiven Fertigungsverfahren erreichbar waren. Doch für Emil List-Kratochvil ist dieser Erfolg nur ein Zwischenschritt auf dem Weg zu einer künftigen Mikro- und Optoelektronik, die seiner Meinung nach ausschließlich auf hybriden Perowskit-Halbleitern basiert. „Die Vorteile, die eine universell einsetzbare Klasse von Materialien bietet, aus der sich beliebige Bauteile mit einem einzigen einfachen und kostengünstigen Verfahren fertigen lassen, sind bestechend“, meint der Wissenschaftler. In dem Berliner Labor von HZB und HU will er daher nach und nach alle relevanten elektronischen Bauelemente auf diese Weise herstellen. Emil List-Kratochvil ist Professor für Hybride Bauelemente an der Berliner Humboldt-Universität (HU) und Leiter eines 2018 gegründeten Joint Labs, das von der HU gemeinsam mit dem HZB betrieben wird. Darüber hinaus arbeitet im „Helmholtz Innovation Lab HySPRINT“ ein Team um List-Kratochvil und der HZB-Wissenschaftlerin Dr. Eva Unger an der Entwicklung von Beschichtungs- und Druckverfahren – im Fachjargon auch additive Fertigung genannt – für hybride Perowskite, das sind Kristalle mit Perowskit-Struktur, die sowohl anorganische als auch organische Bestandteile enthalten. Referenz Felix Hermerschmidt, Florian Mathies, Vincent R. F. Schröder, Carolin Rehermann, Nicolas Zorn Morales, Eva L. Unger und Emil. J. W. List-Kratochvi, Finally, inkjet-printed metal halide perovskite LEDs – utilizing seed crystal templating of salty PEDOT:PSS, Materials Horizons (2020), https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/MH/D0MH00512F#!divAbstract

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  • Plastik in der Tiefsee: Nach einem Vierteljahrhundert noch wie neu

    Ein Team unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel hat jetzt erstmals Kunststoffteile untersucht, die nachweislich 20 Jahre und länger in der Tiefsee verbracht haben. Wie die Forscherinnen und Forscher heute im Online-Fachjournal Scientific Reports veröffentlichen, konnten sie keine Spuren von Fragmentierung oder gar Abbau feststellen. Kunststoffe sind haltbar. Das ist ihr großer Vorteil. Doch wenn sie unkontrolliert in die Umwelt gelangen, wird dieser Vorteil zum Nachteil. Ein natürlicher Abbau, wie bei organischen Stoffen, findet nach heutigen Erkenntnissen nicht statt. Wie lange einzelne Produkte wirklich in der Umwelt verbleiben, kann nur geschätzt werden. Es fehlen entsprechende Langzeitversuche. Besonders schwierig ist es, Aussagen über den Verbleib von Kunststoff in der Tiefsee zu machen. Dieser Teilbereich der Erde ist selbst nur wenig erforscht. Kunststoffteile, die zufällig mit Hilfe von Tiefseerobotern oder Tauchbooten gefunden werden, sind kaum datierbar. Forscherinnen und Forscher des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel, des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen sowie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel konnten während einer Expedition mit dem deutschen Forschungsschiff SONNE im Jahr 2015 allerdings mehrere Müllteile vom mehr als 4000 Meter tiefen Boden des Ostpazifiks bergen, deren Alter sich mit etwas Detektivarbeit recht genau feststellen ließ. Sie boten erstmals die Gelegenheit für eine Langzeitanalyse des Polymerabbaus in der Tiefsee. Die Studie ist heute im internationalen Fachjournal Scientific Reports erschienen. Eigentlich war das Team 2015 für ein anderes Langzeitexperiment im sogenannten DISCOL-Gebiet 440 Seemeilen (815 km) vor der Küste Perus im Einsatz. Dort hatten deutsche Wissenschaftler 1989 ein Stück Meeresboden umgepflügt, um die Auswirkungen eines potenziellen Abbaus von Manganknollen verstehen zu können. 1992, 1996 und eben 2015 besuchten sie die Stelle erneut, um die Regeneration des Tiefseeökosystems zu untersuchen. Quasi nebenbei barg der ferngesteuerte Tiefseeroboter ROV KIEL 6000 im Jahr 2015 auch einige Müllteile vom Meeresboden. Darunter war eine Plastiktüte mit einer Cola-Dose, die zu einer Sonderedition anlässlich des Davis-Cups 1988 gehörte. „Die Dose aus Aluminium alleine wäre in der Tiefsee längst korrodiert. Aber sie war so dicht im Inneren der Plastikmülltüte eingewickelt, dass sie sich erhalten hat. Das zeigt auch, dass die Mülltüte das gleiche Alter haben muss“, sagt Dr. Matthias Haeckel vom GEOMAR, damals Projektleiter an Bord und jetzt Co-Autor der Studie. Bei einem zweiten geborgenen Objekt handelte es sich um eine Quark-Packung eines deutschen Herstellers. Die aufgedruckte Adresse zeigt eine fünfstellige Postleitzahl. Die wurden in Deutschland erst 1990 eingeführt. Der Hersteller wurde aber schon 1999 von einer Konkurrenzfirma aufgekauft, womit der Markenname verschwand. „Da das DISCOL-Gebiet nicht in der Nähe wichtiger Schifffahrtsrouten liegt, ließen sich die Plastiktüte und die Quarkverpackung den ersten DISCOL-Expeditionen 1989 und 1992 oder 1996 zuordnen“, sagt Dr. Haeckel. Immerhin bot sich so die extrem seltene Gelegenheit, datierbare Kunststoffteile aus der Tiefsee daheim in Laboren genau zu untersuchen. „Dabei zeigte sich, dass weder die Tüte noch die Quarkpackung Zeichen von Fragmentierung oder sogar Abbau in ihre Bestandteile aufwiesen“, sagt der Biochemiker Dr. Stefan Krause vom GEOMAR, Hauptautor der aktuellen Studie. Er leitete die Analysen an Land. Für die Wissenschaft war auch interessant, dass sich auf den Kunststoffen eine andere Mikroorganismengemeinschaft angesiedelt hatte als in dem Tiefseeboden drumherum vorherrscht. „Die Mikroben kommen alle im Tiefseeboden vor. Aber offenbar könnten größere Ansammlungen von Kunststoff lokal für eine Verschiebung im Verhältnis der vorherrschenden Arten sorgen“, sagt Dr. Krause. Insgesamt bietet die Studie erstmals einen wissenschaftlich fundierten Anhaltspunkt über das Schicksal von Plastik auf dem Tiefseeboden. „Das ist auch eine wichtige Grundlage für unser aktuelles Projekt HOTMIC, in dem wir den Weg des Plastikmülls von den Kontinenten bis in die großen ozeanischen Wirbel und weiter auf den Tiefseeboden als finale Senke verfolgen wollen“, sagt Dr. Haeckel. Gleichzeitig sind die Funde für ihn ein gutes Argument, die Einhaltung von Vorschriften bezüglich von Müll an Bord noch genauer zu beachten. „Zum Glück hat sich die Mentalität seit den 1990er Jahren deutlich gewandelt. Sowohl die Crews der Schiffe als auch die eingeschifften Forschungsteams achten sehr genau darauf, dass kein Müll mehr über Bord geht“, sagt Dr. Haeckel. Referenz Krause, S., M. Molari, E.V. Gorb, S.N. Gorb, E. Kossel, M. Haeckel (2020): Persistence of plastic debris and its colonization by bacterial communities after two decades on the abyssal seafloor. Scientific Reports, www.nature.com/articles/s41598-020-66361-7

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  • Kunststoff neu gedacht

    Im Jahr 2015 haben Verpackungen mit 141 Millionen Tonnen zum weltweitenAufkommen an Plastikmüll beigetragen. FlexFunction2Sustainwird Technologien und Innovationen unterstützen, mit denen heutige Verpackungen durch nachhaltige Lösungen ersetzt werden. Fotograf: Jan Hosan Am 01.04. startete die von der EU geförderte Initiative FlexFunction2Sustain. Das im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der EU geförderte Projekt wird die kunststoff- und papierverarbeitende Industrie bei der Bewältigung ökologischer Herausforderungen auf dem Weg ins digitale Zeitalter unterstützen. Dieses Open Innovation Test Bed für nanofunktionalisierte Kunststoff- und Papieroberflächen und -membranen unterstützt innovative KMUs und Unternehmen dabei, den Zeitaufwand und die Entwicklungskosten von der Idee bis zur Markteinführung neuer Produkte maßgeblich zu reduzieren. Materialien auf Kunststoff- und Papierbasis werden in vielen Produkten des täglichen Lebens eingesetzt. Sie finden Anwendungen in Multimilliarden-Euro-Märkten zum Beispiel als Lebensmittel- und Pharmaverpackungen, Möbeloberflächen, membranbasierte Filtersysteme, oder medizinische Produkte. Neue Möglichkeiten ergeben sich aus dem Ersatz von Glas und Metall durch nanofunktionalisierte Kunststoff- oder Papieroberflächen. Diese erlauben die Reduzierung von Gewicht und Kosten und die Etablierung neuer Produktdesigns wie das biegbare Display. Zu den geforderten Funktionalitäten gehören z. B. der Schutz vor korrosiven Gasen wie Wasserdampf und Sauerstoff, elektrisch leitfähige Folien, antimikrobielle und antivirale Oberflächen oder eine Beständigkeit gegenüber Chemikalien. Moderne Lösungen beruhen oft auf Verbund- oder Mehrschichtmaterialien. Diese Verbundstoffe sind aber weder vollständig rezyklierbar noch kompostierbar/abbaubar. Zudem werden viele Kunststoffprodukte aus Mineralöl anstatt aus erneuerbaren Rohstoffen synthetisiert. Gegenwärtig resultieren viele Innovationen aus der zwingenden Notwendigkeit, den Plastikmüll in der Welt zu reduzieren. Als Lösungsansatz werden neuartige Polymerzusammensetzungen (auf biologischer Basis und/oder biologisch abbaubar) und angepasste Produktdesigns diskutiert. Insbesondere Startups und kleine und mittlere Unternehmen (KMU) treiben neue Ideen voran. Begrenzte finanzielle Ressourcen und ein eingeschränkter Zugang zu technischen Einrichtungen für die Materialentwicklung, -tests und -zertifizierung sowie zu Pilot-Produktionskapazitäten hindern die Unternehmen daran, ihre Ideen und fortschrittlichen Materialien kommerziell zu verwerten. Obwohl Investoren bereit sind, umweltfreundliche Lösungen zu unterstützen, fehlt es ihnen an technischem Wissen und am Zugang zu unabhängigen Bewertungsstellen, um Ideen, Produkte und Geschäftsmodelle neuer Startups einschätzen zu können. FlexFunction2Sustain – wer steckt dahinter und wie funktioniert es? Die von der EU geförderte Initiative FlexFunction2Sustain zielt darauf ab, diese Einschränkungen (das sog. "Tal des Todes" zwischen Forschung und Kommerzialisierung) zu überwinden, indem ein Open Innovation Test Bed (OITB) für die Nanofunktionalisierung von Kunststoff- und Papieroberflächen eingerichtet wird. Ein solches OITB bietet – als zentrale Anlaufstelle – den Nutzern einen einfachen Zugang zu ganzheitlichen, innovationsfördernden Dienstleistungen. Das OITB unterstützt seine Kunden beim Material- und Produktdesign, bei der Technologie- und Produktentwicklung, bei der Produktverifizierung und -zertifizierung, mit Pilot- und Kleinserienfertigung sowie bei der Erschließung von Finanzierungsquellen, Märkten und Geschäftsmöglichkeiten. Durch dieses ganzheitliche Angebot „aus einer Hand“ wird der Zeit- und Kostenaufwand für das Durchlaufen der Innovationskette von der Idee zu einem erfolgreichen Produkt drastisch reduziert. FlexFunction2Sustain verbindet auf einzigartige Weise renommierte Universitäten, anwendungsorientierte Forschungsinstitute und kommerzielle Anbieter von Pilotproduktionskapazitäten mit Experten für eine nachhaltige Geschäftsentwicklung und für patentrechtliche Fragen, um Kunden in jeder Phase der Produktentwicklung umfassend zu unterstützen. Das Konsortium wurde mit dem Ziel zusammengestellt, die Wettbewerbsfähigkeit Europas auf dem Gebiet der Nanotechnologie dauerhaft zu verbessern und den Marktanteil der europäischen Industrie durch nachhaltige und smarte Kunststoff- und Papierprodukte zu erhöhen. Die technischen Einrichtungen und das Know-how der FlexFunction2Sustain-Partner decken alle wichtigen Technologien zur Nanofunktionalisierung von Kunststoff- und Papieroberflächen ab. Dazu gehören gängige Beschichtungsverfahren an Atmosphärendruck und im Vakuum, die Mikro- und Nanostrukturierung von Oberflächen, Technologien für die flexible Elektronik sowie für die Laminierung und Produktintegration. Pilotanlagen zur Erprobung neuartiger Polymer-Formulierungen und zur Bewertung der Recyclingfähigkeit und biologischen Abbaubarkeit innovativer Produkte runden das Angebot ab. Anwendungstests und die Vorzertifizierung von Produkten insbesondere für Lebensmittel- und andere Verpackungen oder im medizinischen Bereich beschleunigen den Marktzugang in hoch-regulierten, sensiblen Anwendungsgebieten. FlexFunction2Sustain richtet seine technischen Einrichtungen nach den besonderen Anforderungen von sechs industriellen Anwendungsfällen aus: recyclingfähige oder kompostierbare Lebensmittel- und Kosmetikverpackungen, Membranen für Wasserfilter und Diagnostik, innovative und intelligente Kunststoffoberflächen in der Automobilindustrie sowie biologisch abbaubare Sicherheits- und Fälschungsschutzetiketten Projektkoordinator Dr. John Fahlteich vom Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP erläutert das Potenzial des Netzwerks: "Die Stärke des FlexFunction2Sustain OITB liegt in der einzigartigen Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern, Ingenieuren und Unternehmern, um ein ganzheitliches Angebot an technischen Einrichtungen und geschäftsfördernden Dienstleistungen aufzubauen. Durch einen lokalen Ansprechpartner erhalten KMU Zugang zu einem gesamteuropäischen Netzwerk, ohne dabei mehrere Sprachen sprechen oder die Gesetze mehrerer Länder verstehen zu müssen. Dieses Modell ermöglicht die Auswahl der am besten geeigneten Technologien und des am besten passenden Dienstleisters aus dem gesamten in der EU verfügbaren Portfolio. Dadurch wird sichergestellt, dass Nutzer das Optimum hinsichtlich Kosten, Markteinführungszeit, Zuverlässigkeit und Leistung erwarten können." Regionaler Zugang zu Innovations-Dienstleistungen im gesamten europäischen Binnenmarkt FlexFunction2Sustain wird eigens für diesen Zweck ein neues Unternehmen gründen, welches die Dienstleistungen des OITB bündelt und der Industrie spätestens ab Sommer 2021 zur Verfügung stellen wird. Als Generalauftragnehmer wird es im Sinne des Kunden die Aktivitäten der Partner koordinieren und so eine sehr hohe Servicequalität und Effizienz sicherstellen. Der Kunde erhält Zugang zu Dienstleistungen von Partnern in mehr als zehn verschiedenen EU-Ländern in seiner Muttersprache oder in Englisch. So entfällt für ihn die Notwendigkeit, mehrere Dienstleistungsverträge in verschiedenen Ländern auszuhandeln und den Materialtransfer und Informationsaustausch zwischen den Partnern und Lieferanten zu organisieren. Strategische Partnerschaften mit regionalen Vertretern werden den Zugang zum OITB im gesamten europäischen Binnenmarkt sicherstellen. Um die Einführung der OITB-Dienste zu beschleunigen, wird FlexFunction2Sustain zwei Ausschreibungen für bis zu zwanzig vorwettbewerbliche, geförderte Pilotprojekte starten. Der erste Aufruf wird im Januar 2022 veröffentlicht und lädt KMU ein, Vorschläge für Innovationsprojekte bei FlexFunction2Sustain einzureichen. Auf Basis eines unabhängigen Bewertungsverfahrens werden die ausgewählten Projekte von den OITB-Mitgliedern geförderte, vergünstigte Leistungen erhalten. Das FlexFunction2Sustain Open Innovation Test Bed unterstützt innovative StartUps und KMUs, indem es die Unternehmen im Innovationsprozess von der Idee bis zur Produktion begleitet. Die Mitglieder des Konsortiums sind davon überzeugt, dass eine solche, ganzheitliche Dienstleistung der Schlüssel für nachhaltige neue Produkte und Geschäftsmodelle in der Europäischen Union ist.

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  • Raupen der Wachsmotte haben Plastik zum Fressen gern: Fraunhofer LBF untersucht Abbauprozess

    Raupe der Wachsmotte Galleria Melonella. Foto: Fraunhofer LBF Lassen sich Raupen im Kampf gegen den ausufernden Plastikmüll einsetzen? Larven der Wachsmotte Galleria Melonella fressen und verdauen angeblich Polyethylen, weshalb ihnen ein Beitrag zur CO2-neutralen Beseitigung der weltweit anwachsenden Berge von Plastikmüll zugeschrieben wird. Ob die Raupe dies bewerkstelligt, ist allerdings noch unverstanden und wird kontrovers diskutiert. Im Rahmen eines Forschungsprojekts zur bildgebenden chemischen Analyse der Kunststoff-Verdauung in Raupen (RauPE) haben Forschende des Fraunhofer LBF durch hochauflösende Raman-Mikroskopie und mit Hilfe einer speziellen Software den Weg des Plastiks durch die Raupe verfolgt und wichtige Antworten gefunden. Laut einer Anfang 2019 veröffentlichten Studie sind Larven der Wachsmotte Galleria Melonella in der Lage, Polyethylen (PE) zu fressen und mit einer bemerkenswert hohen Rate umzusetzen: 100.000 Raupen fressen demnach innerhalb einer Woche etwa 5,2 Kilogramm PE. Dies würde vielversprechende Möglichkeiten zur Entsorgung und Beseitigung der großen Mengen von Plastikmüll eröffnen. Bevor diese bemerkenswerte Fähigkeit der Raupe allerdings technologisch genutzt werden kann, muss geklärt werden, ob sie das PE wirklich verdaut oder bloß zerkleinert und ausscheidet. Eigene Software entmischt Raman-Spektren Diese Frage hat das Team des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF im Rahmen des Projekts RauPE durch den Einsatz modernster, hochauflösender Raman-Mikroskopie beantwortet. Im Zuge des Projektes hat das Team zudem eine dedizierte Software für die Raman-Mikroskopie an Gemischen in Python entwickelt. Mit Hilfe von maschinellem Lernen kann diese die überlagerten Raman-Spektren der Bestandteile entmischen. Sie liefert einerseits die Spektren der Einzelkomponenten und andererseits deren örtliche Konzentration. So können die Forschenden auch geringe Konzentrationen eines Stoffes wie PE innerhalb eines komplexen Gemisches aufspüren. Die Kombination von Raman-Mikroskopie und Software ist in der Lage, geringe Konzentrationen von Kunststoffen innerhalb eines Gemisches verschiedenster organischer Substanzen, wie sie innerhalb der Raupe vorliegen, räumlich darzustellen. Dies ist dreidimensional mit einer Auflösung von bis zu einem Mikrometer (0,001 mm) möglich. Durch die Nutzung einer konfokalen Optik können die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Raupen zerstörungsfrei, d.h. weitgehend ohne Präparation untersuchen. Kein biologischer Abbau von Polyethylen Die bisherigen Ergebnisse verblüfften das Projektteam: Raupen fressen Löcher ins Polyethylen, nehmen geringe Mengen davon auf und verlieren gleichzeitig deutlich an Körpermasse. Wenn Löcher vorhanden sind, stoppen die Raupen die weitere Materialaufnahme. Die analytischen Messdaten zeigen, dass die Raupen das Polyethylen unverändert wieder ausscheiden. "Dass Raupen herkömmliche Kunststoffe biologisch abbauen, bleibt zunächst weiterhin eine Vision. Für die wissenschaftliche Forschung wird es daher umso wichtiger, anfallende Kunststoffabfälle unter Berücksichtigung aller Stationen entlang der Wertschöpfungskette von Verpackungen zu vermeiden und wiederzuverwerten", betont Dr. Bastian Barton, der das Forschungsprojekt am Fraunhofer LBF betreute. Dringend benötigt würden verbesserte Konzepte und geeignete Technologien für die Herstellung von Post-Consumer-Kunststoffen mit hoher Qualität und konstanter Lieferbarkeit. Erst dann könnten bereits eingesetzte Kunststoffe massenhaft und für eine breite Produktpalette wiederverwendet werden, so Barton weiter. Weitere Informationen Video: Frisst sie noch oder recycelt sie schon? Der Traum vom hocheffizienten Kunststoffrecycling.

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