Technische Dienstleistungen
Know How und Technologie - von der Idee zur Anwendung
Die Abteilung Technologie ist Teil des Fachbereichs Technik des Fachbereichs Physik und besteht im Wesentlichen aus den drei Fachgebieten Metallische Gläser, Sondenmikroskopie und Apparatebau. Der Schwerpunkt zielt auf die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie, die sehr anwendungsorientiert ist. Wir leisten wichtige Beiträge im Rahmen des Technologietransfers zwischen Universitäten, Fachhochschulen, Gymnasien und Industriepartnern. Auch andere Dienstleistungen wie Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz sowie Öffentlichkeitsarbeit und Hausdienste sind der Abteilung Technik angegliedert.
Reimann Brake Ramp für flächige Gießverfahren und Analyse der Strangverklebung
Planares Fließgießen ist ein schnelles Erstarrungsverfahren zur Herstellung dünner metallischer Bänder und eine am Fachbereich Physik gut eingeführte Folie. In dieser Arbeit, die im Journal of Materials Research and Technology veröffentlicht wurde, konzentrierten sich die Forscher auf eine neue Methode zur Kontrolle der Banddicke über eine Länge von 50 m durch Verringerung der Radgeschwindigkeit zu Beginn des Gusses. Diese Methode war bisher noch nicht bekannt und wurde nach dem Namen des Erfinders als Reimann-Bremsrampe bezeichnet. Darüber hinaus ermöglichte die Entwicklung einer automatisierten Schmelzspinnmaschine die Überwachung und Steuerung der Prozessparameter, wodurch das Phänomen der Verklebung des Bandes in der Anfangsphase aufgeklärt werden konnte.
Ursprünglicher Artikel: "Reimann Brake Ramp for planar flow casting processes and analysis of ribbon gluing", Laurent Marot, Silvester Jakob, Marco Martina, Peter Reimann†, Heinz Breitenstein, Michael Steinacher, Ernst Meyer, Journal of Materials Research and Technology, https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.11.12
Was sind Rippling-Bänder?
Video: https://gfm.aps.org/meetings/dfd-2018/5b9ada89b8ac3105e5ac8e25
Die Technikgruppe des Fachbereichs Physik veröffentlichte ein Video über "kräuselnde Bänder" im Rahmen des Wettbewerbs "Gallery of Fluid Motion", der auf der letzten Jahrestagung der APS/DfD stattfand. Dieses Video beschreibt ein Phänomen beim planaren Fließgießen von amorphen Metallbändern.
Außerdem wird hier die Verwendung dieser amorphen Metallbänder und die Zusammenarbeit mit der Industrie erläutert.
https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/Metallisches-Glas-fuer-die-Industrie.html
Amorphe Folien als metallisches Glas
Metallische Gläser sind amorphe Metalle. Sie bestehen je nach Verwendungszweck aus verschiedenen Metalllegierungen. Typisch sind Anwendungen als Kernmaterial in Leistungstransformatoren oder als Aktivlötfolien zum Verbinden von Ingenieurkeramiken.
Metallisches Glas als Hartlötfolien
Das metallisch glänzende Aussehen ist typisch für die metallischen Glasfolien. Sie sehen aus wie Alufolie, wie wir sie aus dem Haushalt kennen. Allerdings werden Zinnfolien unter großem Energieaufwand durch schrittweises Abwalzen der Aluminiumblöcke hergestellt. Im Gegensatz dazu werden die metallischen Gläser hergestellt, indem die Schmelze direkt in einem Schritt auf das Spinnrad gegossen wird, um die gewünschte Dicke einzustellen. Dieses Verfahren wird als Schmelzspinnen bezeichnet.
Untersuchung der Struktur von metallischen Gläsern:
Kettenartige Strukturelemente in metallischen Ni40Ta60-Gläsern durch Rastertunnelmikroskopie beobachtet, R. Pawlak, L. Marot, A. Sadeghi, S. Kawai, Th. Glatzel, P. Reimann, S. Goedecker, H.-J. Güntherodt, E. Meyer, Nature Scientific reports, 5, (2015), 13143
Herstellungsprozess
Die flüssige Legierung wird durch einen kleinen Schlitz am Düsenboden mit leichtem Überdruck auf die Oberfläche eines rotierenden Kupferrades gepresst. Die Schmelze erstarrt augenblicklich. Die typische Abkühlungsgeschwindigkeit beträgt 1 Million Grad pro Sekunde. Das entstehende metallische Glas ist amorph und nur etwa 50 Mikrometer dick. Dieses spezielle Folienherstellungsverfahren direkt aus der Schmelze ohne Walzen ist sehr effizient und spart viel Energie. Typisch sind Anwendungen als Kernmaterial in Stromversorgungen und Verteilertransformatoren. Energieeinsparungen und Verbesserungen in der Wirtschaftlichkeit sind die Vorteile. Weitere Anwendungen als Aktivlötfolien zum Verbinden von Ingenieurkeramiken nehmen zu.
Anwendungen
Seit mehr als 20 Jahren arbeitet das Departement Physik in enger Zusammenarbeit mit Endress+Hauser Maulburg (Deutschland) und Flowtec (Schweiz) eine spezielle Metallfolie für industrielle Anwendungen als Sensor für Druckmessungen entwickelt (Details siehe oben).
Metallische Folien werden verwendet, um keramische Teile aus einem Druckmesssystem von Endress+Hauser.
Wir bieten technische Unterstützung bei Geräteentwicklungen für wissenschaftliche Anwendungen, mechanische Konstruktionen in der Mikrotechnik oder in der Vakuumtechnik. In unserer Spezialwerkstatt sind wir in der Lage, Werkstoffe mit Ultraschall, Diamantsägen oder Glasbläserbearbeitung zu bearbeiten. Darüber hinaus bieten wir Unterstützung in der optischen Mikroskopie und sind mit Basisgeräten für digitale Bild- und Videoproduktionen ausgestattet.
Schmelzspinner
Schmelzspinner für die Herstellung von Metallglasfolie. Ein neues automatisiertes System wurde entwickelt, um den Prozess zur Herstellung von metallischem Glas zu überwachen und zu steuern.
Doppelter Elektrolichtbogenofen für die Legierungsherstellung
Klassische Lichtbogenöfen für die Herstellung von Legierungen arbeiten mit einem Lichtbogen. Um eine bessere Kontrolle des Schmelzvorgangs zu erreichen, wurde ein Doppelbogen entwickelt und gebaut.
Magnetron-Sputtering-Verfahren
In unserer Anlage scheiden wir durch Magnetronsputtern Metall- und Oxidschichten für verschiedene Anwendungen ab. Beispiele sind TiAlN für mechanische Eigenschaften und Rhodium für die Uhrenindustrie. Kürzlich wurde berichtet, dass Seltenerdoxid-Oberflächen in Külah, E., Marot, L., Steiner, R., Romanyuk, A., Jung, T. A., Wäckerlin, A., & Meyer, E. (2017) eine intrinsische Hydrophobie besitzen.Oberflächenchemie von Seltenerdoxid-Oberflächen bei Umgebungsbedingungen: Reaktionen mit Wasser und Kohlenwasserstoffen. Scientific Reports, 7, 43369.
Die Oxide der Seltenen Erden (rot/orange) reagieren mit gasförmigen organischen Verbindungen aus der Umgebungsluft und bilden Karbonate und Hydroxide (grau/weiß). Durch diese Reaktion entwickelt die Oberfläche wasserabweisende Eigenschaften.
Sonnenschutzbrille
M-Glas: Innovative Beschichtungen für Sonnenschutzgläser, die auf der Theorie der optimierten spektralen Durchlässigkeit basieren.
Diese Beschichtungen reduzieren die solarthermische Belastung von Gebäudeinnenräumen um ein Drittel im Vergleich zu den derzeit auf dem Markt befindlichen Sonnenschutzgläsern. Neben der Komfortverbesserung für die Bewohner wird auch der Energiebedarf für die Kühlung von Gebäuden reduziert. Daher können diese neuen Beschichtungen einen Beitrag zu den Maßnahmen leisten, die zur Verringerung der globalen Klimaveränderungen erforderlich sind.
Für weitere Informationen, klicken Sie bitte auf hier.
Im Rahmen verschiedener Projekte, in enger Zusammenarbeit mit Glas Trösch und anderen, hat der Fachbereich Physik dazu beigetragen, innovative Beschichtungen für den Markt zu entwickeln.
Wir analysieren und untersuchen technische Oberflächen und mehr...
Als kompetentes Dienstleistungslabor mit Schwerpunkt Rastersondenmikroskopie führen wir analytische und anwendungsbezogene Untersuchungen an praktisch allen Arten von technischen Oberflächen durch. Das Labor steht auch Studenten und Forschern anderer Arbeitsgruppen des Fachbereichs Physik offen, um nach einer Einweisung selbständig Messungen durchzuführen. Neben der Rasterkraftmikroskopie (AFM) und der Rastertunnelmikroskopie (STM) werden auch andere bildgebende Oberflächentechnologien wie die konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie und die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) für unsere Analysen eingesetzt.
Während AFM und SEM leistungsstarke Instrumente sind, um die Oberflächenmorphologie einer Probe abzubilden, ist die Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) eine weit verbreitete Methode zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung einer Oberfläche, die ebenfalls für Untersuchungen zur Verfügung steht.
In Zusammenarbeit mit dem Nano-Imaging-Labor des Swiss Nanoscience Institute stehen auch diese anderen Techniken zur Verfügung.
Das Departement Physik ist Gastgeber und Teilnehmer an zahlreichen Informations-, Ausbildungs- und Physikveranstaltungen der Universität, der Region und der ganzen Schweiz, z.B.Saturday Morning Physics, Infotag, Future Day. Dort können Studieninteressierte und die Öffentlichkeit einen Einblick in unser Studienangebot erhalten, aber auch unsere neuesten Forschungsergebnisse kennenlernen. Eine Übersicht über die kommenden Veranstaltungen finden Sie hier.
Darüber hinaus organisieren wir Vorträge und/oder Laborbesichtigungen für Gymnasien, Vereine oder die breite Öffentlichkeit. Falls Sie daran interessiert sind, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.
Die Technikgruppe organisiert und/oder unterstützt die oben genannten Aktivitäten, insbesondere im Hinblick auf die technischen Aspekte und die Experimente.
Kontakt
Departement für Physik
Universität Basel
Klingelbergstrasse 82
4056 Basel, Schweiz
hilfsassistenz-physik@clutterunibas.ch
T +41 (0)61 207 37 16