Zukunft der Werkstoffentwicklung - Vortrag Stefan Reschke (Fraunhofer INT)

746 Aufrufe

Veröffentlicht am

Die Anforderungen an neue Materialien wachsen kontinuierlich - sie sollen immer mehr können, kaum Gewicht haben, Nachhaltig-keitsaspekte erfüllen und möglichst wenig kosten. Trendanalysen im Sinne zukunftsorientierter Technologieanalysen ermöglichen zu erkennen, wohin die Entwicklungstendenzen in diesem Bereich gehen.

0 Kommentare
0 Gefällt mir
Statistik
Notizen
  • Als Erste(r) kommentieren

  • Gehören Sie zu den Ersten, denen das gefällt!

Keine Downloads
Aufrufe
Aufrufe insgesamt
746
Auf SlideShare
0
Aus Einbettungen
0
Anzahl an Einbettungen
3
Aktionen
Geteilt
0
Downloads
3
Kommentare
0
Gefällt mir
0
Einbettungen 0
Keine Einbettungen

Keine Notizen für die Folie

Zukunft der Werkstoffentwicklung - Vortrag Stefan Reschke (Fraunhofer INT)

  1. 1. 1 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR NATURWISSENSCHAFTLICH-TECHNISCHE TRENDANALYSEN Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Derzeit 5 Geschäftsfelder, 2014 Restrukturierung Trends und Entwicklungen in Forschung und Technologie Planung, Programme und Strukturen in Forschung und Technologie Nukleare Sicherheitspolitik und Detektionsverfahren Elektromagnetische Effekte und Bedrohungen Nukleare Effekte in Elektronik und Optik Technologievorausschau Fachforschung (Physik) Planungsunterstützung C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  2. 2. 2 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 GF Trends und Entwicklungen in Forschung und Technologie Methodik der Technologiefrühaufklärung Methodische Weiterentwicklung und methodisches Umfeld Wehrtechnische Zukunftsanalyse Zukünftige wehrtechnische Systeme und Fähigkeiten Technologiefrühaufklärung (TFA) Zukünftige Technologien und ihr Anwendungspotenzial in voller Breite Technologieanalysen Fachliche Vertiefung in ausgewählten Technologiefeldern Kompetenzfelder: • Werkstoffe • Biologische Technologien • Lebenswissenschaften • Energietechnik • Nanotechnologie • Optische Technologien • Robotik / Unbemannte Systeme • Informationstechnik Ergebnisbeispiel TEFT: EDA HuPE Roadmap 8 C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  3. 3. 3 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 © Robert Crumb Technologie Analysen Vorausschau Stefan Reschke Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT Nichts ist unmöglich Ein Blick in die Zukunft der WS-Entwicklung Innovationscluster Metall-Keramik-Kunststoff 6. Clusterkonferenz CTC Höhr-Grenzhausen, 20.08.2013 C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  4. 4. 4 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Zum Beispiel: einst Science Fiction… • Joystick 1903 • Remote Displays 1903 • Telemedizin 1909 • Thoughtscreen 1931 • Electronic Invisibility Cloak 1931 • Tactile Sensory Brain-Machine-Interface 1932 • ... etc. ... Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Motivation I Ca. 60 % aller Produktinnovationen beruhen auf Werkstoffinnovationen C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  5. 5. 5 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Motivation II Geschätztes Einsparpotential bei Materialkosten > 5 Mrd. € Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Werkstoffforschung: ca. 8000 Jahre Innovation - und kein Ende in Sicht • Seit dem Neolithikum Erforschung anorganisch-nichtmetallischer WS • Seit der Bronzezeit Erforschung metallischer Legierungen • Seit ca. 50 Jahren CALPHAD, Durchbruch Mitte der 1980er Jahre • Ab-Initio-Simulation seit über 25 Jahren • Skalenübergreifende Werkstoffsimulation seit ca. 10 Jahren • Customised Materials Design to Function in ca. 15 Jahren? C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  6. 6. 6 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 und trotzdem: haben wir noch enormes Potential für • evolutionäre • revolutionäre • überraschende Entwicklungen im Werkstoffbereich sowie für den interdisziplinären und kreativen Umgang mit Werkstoffen und Technologien! Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Treiber: • Vertieftes Verständnis von Werkstoffen auf allen Skalen: (a) machtvolle Analytik (b) machtvolle Simulationstools • Immer ausgefeiltere Prozess- und Produktionstechnologien • (Mut zur) Missachtung von Regeln und “Wissen” • Serendipity / strategische Intuition C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  7. 7. 7 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Evolutionäre Entwicklungen Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Evolutionäre Entwicklungen: Beispiel Stahl Bildquelle: http://www.leichtbau-technologie.de/stahl/artikel-jenseits-der-festigkeit.html?rex_resize=500w__060-2.jpg, http://www.keytometals.com/images/Articles/kts/Fig207_2.jpg C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  8. 8. 8 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Spielwiese PSE – z.B. metallische Gläser, HEAs Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Metallische Gläser wenn Unordnung zum Vorteil wird… Bildquelle: http://www.uni-kiel.de/download/pm/2010/2010-119-1.jpg C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  9. 9. 9 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 M.F. Ashby´s klassischer Ansatz: ein Beispiel für „provozierte Serendipity“ GRANTA Software-Paket CES, http://www.grantadesign.com/products/ces/ Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Revolutionäre Entwicklungen C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  10. 10. 10 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Neue Materialien Beispiele für Stoffe und Werkstoffe mit hohem Innovationspotential • Elektronische Funktionspolymere (molekulare Pfade aus alternierend Einfach- und Doppelbindungen, spezielle Seitengruppen) • Quantum-Confined Materials (z.B. 2D-Elektronengas, „Nanoatome“, Quantentröge) • Neue nanoskalige Konfigurationen (z.B. Fullerene, Dendrimere, Liposomen, Mizellen, supramolekulare Strukturen) • (Syntho-)Biologische, bioanaloge und bioinspirierte Werkstoffe und Strukturen (z.B. Spinnenfäden, Seide, Schale der Abalone-Muschel) • Smart Materials and Systems („Intelligente“ Werkstoffe und Strukturen, z.B. Selbstheilende Materialien) Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Quantum Confinement Neue (elektronische) Effekte durch Beschränkung des den Elektronen zur Verfügung stehenden Raumes Bildquellen: http://www.nanotech-now.com/images/QDot-nanocrystal.jpg C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  11. 11. 11 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Bio“*“ – Werkstoffe: Inspiration Bildquelle: http://www.science.uts.edu.au/multimedia/smgallery/mau/06.jpg Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Komplexe Aufgaben: Smart Materials wesentliche neuartige Fähigkeiten • Eigenzustandsüberwachung („Health Monitoring“) • Anpassen von Eigenschaften an innere und äußere Veränderungen • Fähigkeit zur Kommunikation • Fähigkeit zur Selbstheilung und erlauben damit gegenüber klassischen Werkstoffen einen maßgeblich effizienteren Einsatz C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  12. 12. 12 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Elektroaktive Polymere Bildquellen: http://www.almc.army.mil/alog/issues/sepoct05/designermat.html, http://www.electronicsinfoline.com/News/New_Gadgets/Robotics/robot-octopus- promises-to-be-entirely-squishy.html Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 (Böse) Überraschungen Bildquelle: Vicco von Bülow C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  13. 13. 13 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Electronic Invisibility Cloak ca. 1200 – 1931 – 1968 – 1998 ff Metamaterials Boeing-Cube: negativer Brechungsindex für Mikrowellen ( = 2,4 cm) Simulation einer Flüssigkeit mit negativem Brechungsindex Bildquellen: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Left-handed_metamaterial_array_configuration.jpg, http://www.mererhetoric.com/2007/10/25/thursday-military-tech-metamaterials-provide-mastery-over-light-cloaking-device/, http://www.physikclub.de/aus-forschung-und-wissenschaft/neues-aus-der-forschung/tarnkappen-und-negativer-brechungsindex/tarnkappen-fur-licht/view, Heydayfilms / Warner Brothers Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Scan aus dem Magazin Strange Things Are Happening; (ca. 1978) Source: http://www.joeydevilla.com/ Crazy Friday – Kreative Spinner C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  14. 14. 14 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Dreistigkeit: Graphen „theoretisch nicht möglich“ Bildquelle: http://www.mc2quantum.com/wp-content/gallery/photo-gallery/Graphene%20Sheet.jpg Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Kreativität: bionischer Handlingassistent (FESTO, Fraunhofer) “Plastik” + Druckluft + unkonventionelles Design + intelligente Steuerung Low-Tech + High-Tech C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m
  15. 15. 15 Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Resümee: • Neue Werkstoffe bieten bei richtigem Einsatz ein sehr hohes Einsparpotenzial über den gesamten Produktlebenszyklus • Ein Ende der funktionsspezifischen Diversifizierung der Werkstofflandschaft ist nicht absehbar • Zunehmend hohe Anforderungen an Recyclingkonzepte und -technologien (Recycling, Upcycling, C2C, … ) Enorme Zukunftschancen für Forschungs- und High-Tech- Standorte gerade im Bereich Customised Products Enorme Zukunftschancen für flexible schlagkräftige Unternehmen Technologie Analysen Vorausschau Höhr-Grenzhausen,20.08.13 Stefan Reschke Senior Scientist Technology Analysis and Foresight (TAV) Fraunhofer Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen Appelsgarten 2 53879 Euskirchen Phone: +49 (0)2251 18-221 stefan.reschke@int.fraunhofer.de http://publica.fraunhofer.de/authors/reschke,%20s Contact: C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m C lick to buy N O W ! PDF-XChange w w w .docu-track.c o m

×