670 Industrielle Fertigung
Refine
Year of publication
Document Type
- Article (7)
- Working Paper (3)
- Book (2)
- Part of a Book (2)
- Doctoral Thesis (2)
- Part of Periodical (2)
Has Fulltext
- yes (18)
Is part of the Bibliography
- no (18)
Keywords
- Arbeitsgemeinschaft Sammlung Deutscher Drucke (2)
- Geschichte 1801-1870 (2)
- Buchdruckerei (1)
- Buchdruckerei F. Cloos (Nidda) (1)
- Eisengießerei (1)
- Gagarin, Jurij Alekseevič (1)
- Geldpolitik (1)
- Geschichte (1)
- Herd (1)
- Künste (1)
Institute
Biological drug substance (DS) is often frozen to enhance storage stability, prolong shelf life, and increase flexibility during manufacturing. However, the freezing and thawing (F/T) of bulk DS at the manufacturing scale can impact product quality as a result of various critical conditions, including cryo-concentration during freezing, which are influenced, among other things, by product-independent process parameters (e.g., container type, fill level, F/T equipment, and protocols). In this article, we report the optimization of two major methodologies to study product-independent process parameters in DS bottles at the manufacturing scale, namely the recording of temperature profiles and liquid sampling after thawing to quantify the concentration gradients in the solution. We report experimentally justified measuring positions for temperature recordings, especially for the selection of the last point to freeze position, and highlight the implementation of camera-assisted inspection to determine the last point to thaw and the actual thawing time. In particular, we provide, for the first time, a detailed description of the technical implementation of these two measuring set-ups. Based on the reported case studies, we recommend choosing relevant measuring positions as a result of initial equipment characterization, resulting in a resource-conscious study set-up.
Buch des Monats August 2024
(2024)
Buch des Monats April 2023
(2023)
Plastikmüll ist ein zentrales Umweltproblem des 21. Jahrhunderts. Ein Großteil dieses Mülls stammt aus lediglich kurzzeitig genutzten Einwegverpackungen. Lebensmittelhersteller und Lebensmittelhandel stehen vor der Herausforderung, eine nachhaltige Gestaltung, Nutzung und Reduktion von Kunststoffverpackungen voranzutreiben. Drei Überlegungen sind hier zentral. Erstens muss der Einsatz von kurzlebigen Einwegverpackungen möglichst vermieden und reduziert werden. Zweitens müssen in den Bereichen, in denen Vermeidung nicht möglich oder ökologisch sinnvoll ist, Materialien nach Nachhaltigkeitskriterien (Ökobilanzen, toxikologische Tests) ausgewählt und Verpackungen dementsprechend gestaltet werden. Drittens müssen Unternehmen Ressourcen für betriebliche Innovation bereitstellen und Veränderungsprozesse möglichst transparent und partizipativ gestalten. Neben technischen Innovationen sollten soziale Innovationen und organisatorische Anpassungen im Mittelpunkt stehen. Dieser Policy Brief bietet eine wissenschaftlich fundierte Grundlage insbesondere für Unternehmen und Verbände in der Lebensmittelversorgung, aber auch für politische Entscheidungsträger*innen sowie Mitarbeitende in
Behörden, die sich diesen Erfordernissen stellen und damit als Pioniere der Nachhaltigkeit zu einer Lösung des Plastikmüllproblems beitragen wollen.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Erzeugung und Charakterisierung verschiedenartiger piezoresistiver Dünnschichten für die Druck- und Dehnungssensorik bei hohen Temperaturen, die mittels Sputterdeposition abgeschieden werden:
- metallische Schichten aus Chrom mit Verunreinigungen aus Sauerstoff, Stickstoff oder Platin,
- granulare Keramik-Metall-Schichten (Cermets), mit Platin oder Nickel als Metallkomponente und Aluminiumoxid (Al2O3) oder Bornitrid (BN) als Keramikkomponente.
Beide Schichttypen können mit geeigneten Beschichtungsparametern erhebliche piezoresistive Effekte aufweisen, also einen Widerstands-Dehnungs-Effekt, der den von typischen Metallschichten um ein Mehrfaches übersteigt. Der Effekt wird quantifiziert durch den k-Faktor, der die relative Änderung des Widerstands R auf die relative Änderung der Länge l, d.h. die Dehnung ε=Δl/l, bezieht: k=ΔR/(R ε).
In Beschichtungsreihen werden die Schichtzusammensetzung und die Depositionsbedingungen variiert und die Auswirkungen auf den elektrischen Widerstand, dessen Temperaturkoeffizienten (TKR), sowie den k-Faktor untersucht. Die k-Faktoren der chrombasierten Schichten liegen bei 10 bis 20 mit um null einstellbarem TKR. Die Cermet-Schichten erreichen je nach Material k-Faktoren von 7 bis über 70 mit meist stark negativen TKR von mehreren -0,1 %/K.
Die Chrom- und Chrom-Stickstoff-Schichten erweisen sich als geeignete Sensorschichten für Membran-Drucksensoren. Daher wird eine Reihe von Sensoren mit Wheatstone-Messbrücken erzeugt und charakterisiert. Sie zeigen den hohen k-Faktoren entsprechende hohe Signalspannen. Die guten Sensoreigenschaften bleiben auch bei hohen Temperaturen bis 230 °C erhalten.
Nach den ersten Untersuchungen bei Dehnungen bis maximal 0,1 % wird zusätzlich das Verhalten der Schichten bei höheren Dehnungen bis 1,4 % untersucht. Es zeigt sich vorwiegend ein lineares Widerstands-Dehnungs-Verhalten. Die Leiterbahnen der spröden chrombasierten Schichten werden bei Dehnungen um 0,7 % jedoch durch Risse zerstört, die sich von den Rändern der Schicht her ausbreiten.
Die Platin-Aluminiumoxid-Schicht zeigt einen enorm großen, nichtlinearen Widerstands-Dehnungs-Effekt, der auf Risse zurückgeführt werden kann, die sich nach einigen Belastungszyklen reproduzierbar öffnen und schließen.
Tieftemperaturmessungen von 2 bis 300 K zeigen Widerstandsminima der Chrom-Stickstoff-Schichten; Magnetwiderstandsmessungen deuten jedoch nicht auf den Kondo-Effekt hin.
Die Cermet-Schichten zeigen thermisch aktivierte Leitfähigkeit.
Ausgewählte Schichten werden bei Temperaturen bis 420 °C (693 K) charakterisiert. Die chrombasierten Schichten haben bei hohen Temperaturen stabile Widerstände, zeigen jedoch stark nichtlineare Temperaturverläufe von Widerstand und k-Faktor. Oberhalb einer gewissen Temperatur verschwindet der piezoresistive Effekt, kehrt jedoch beim Abkühlen zurück. Die Verläufe lassen sich durch die Schichtzusammensetzung und auch durch Temperaturbehandlungen modifizieren.
Die Platin-Aluminiumoxid-Schicht ist ebenfalls temperaturstabil und zeigt geringe Änderungen des k-Faktors im Temperaturverlauf. Platin-Bornitrid zeigt große, reversible Widerstandsänderungen bei höheren Temperaturen, die auf mögliche Gaseinlagerungen hindeuten.
Aus den experimentellen Ergebnissen lassen sich die Ursachen der Piezoresistivität ableiten: Die chrombasierten Schichten bilden, wie in der Literatur vielfach beschrieben, unterhalb einer Ordnungstemperatur einen Spindichtewellen-Antiferromagnetismus aus. Dieser Zustand führt zu einem zusätzlichen Widerstandsbeitrag, der die beschriebenen Nichtlinearitäten der Widerstands-Temperatur-Verläufe verursacht und zudem empfindlich auf mechanische Dehnung reagiert und so zu erhöhten k-Faktoren führt.
Die Piezoresistivität der Cermet-Schichten resultiert aus der granularen Struktur, in der Ladungsträger zwischen Metallpartikeln tunneln. Mit exponentiell vom Partikelabstand abhängigen Widerständen der Tunnelübergänge resultieren hohe k-Faktoren. Mithilfe von Modellbetrachtungen, in denen Gleichungen für Tunnelwiderstände auf granulare Systeme angewendet werden, werden die experimentellen Ergebnisse diskutiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Eigenschaften der Keramik vorrangig auf den Betrag der k-Faktoren auswirken und die Eigenschaften des Metalls vor allem den TKR beeinflussen.
Der 3D‐Druck von geometrisch komplexen Nanostrukturen ist auf dem Weg zu ersten Anwendungen. Die Auswahl an geeigneten Materialien ermöglicht metallische, halbleitende, isolierende, supraleitende und exotische magnetische Eigenschaften. Das 3D‐FEBID‐Verfahren schreibt mit dem Elektronenstrahl eines Raster‐Elektronenmikroskops wie mit einem Nanostift. Das Material wird als Gasstrom von Precursor‐Molekülen über eine Hohlnadel zugeführt. Der Elektronenstrahl ermöglicht die hochlokale Fragmentierung dieser Moleküle, die meist metallische Zielatome enthalten. Die lokale Verweildauer des Strahls steuert den Strukturaufbau in der Vertikalen, während seine seitliche Bewegung zu geneigten, freistehenden Strukturen führt. Eine Herausforderung ist die definierte Strahlsteuerung, um ein CAD‐Modell möglichst präzise in ein reales 3D‐Nanoobjekt zu überführen. Für die Zukunft soll eine simulationsgestützte Software zur Steuerung des Elektronenstrahls auch Laien die Anwendung erleichtern. 3D‐FEBID ist bereits heute ein zuverlässiges und in vielerlei Hinsicht einzigartiges Verfahren zur Direktabscheidung funktionaler Nanostrukturen.
Lumpen-Recycling
(2015)
Wenn Kleider abgetragen, brüchig, löcherig oder zerschlissen sind, werden sie zu Hadern, worunter laut dem Grimm’schen 'Wörterbuch' abgerissene oder abgeschnittene Stücke Zeug, Fetzen, Lumpen oder Kleidungsstücke, die "vor Alter in stücken zerfallen", zu verstehen sind. Für die Papierhersteller war dieser Abfall allerdings bis zum Ende des 19. Jahrhunderts ein unersetzbarer Rohstoff, womit sie das Prinzip der Wiederverwendung unnütz gewordener Dinge, also des Recycling, schon lange vor dem Zeitalter der Ökologie zur Grundlage ihres Handwerks gemacht hatten.
Gagarins Raumanzug
(2015)
Raumanzüge gehören zu Astronauten und Kosmonauten wie der Feuerwehranzug zum 'Firefighter' und der Tauchanzug zum Taucher - sie sind Funktionskleidung, ohne die die Retter in der Not, Entdecker der Tiefsee und Pioniere des Weltraums ihre Heldentaten nicht vollbringen könnten. In der populären Ikonographie der bemannten Raumfahrt sind die meist monochromen, häufig amorph wirkenden Ganzkörperkleidungsstücke mit dem runden, überproportional großen Helm, die die Menschen in etwas schwerfällig sich bewegende, leicht roboterartige Wesen verwandeln, untrennbar verbunden mit dem sogenannten 'Space Race', mit 'Star Wars' und mit '2001: A Space Odyssey'. Nur der erste Mensch im Weltraum, Juri Gagarin, hatte keinen.
This paper examines whether an exogenous anticipated monetary shock causes real economic effects, i.e. whether anticipated money is neutral. A major finding is that an anticipated monetary shock can in fact be massively non-neutral in the shortrun, if the economic environment is characterized by strategic complementarity. If the environment is characterized by strategic substitutability, anticipated monetary shocks are largely neutral.