Mit den Themenkreisen stellt der smart³ e.V. seinen Mitgliedern aber auch anderen interessierten Personen ein Format zur Verfügung, um regelmäßig in einen fachlichen Austausch über smart materials zu treten.

Die Leitung der Themenkreise speist sich zu gleichen Teilen aus Akteuren der Forschung und der Industrie. So kann der Entwicklungsbedarf der Industrie mit neuestem Know-how aus dem Bereich der Forschung zusammengeführt werden. Die Themenkreise sind so konzipiert, dass sie als Verknüpfung von Wissenschaft und Industrie die komplette Wertschöpfungskette abbilden und damit die konkreten Interessen und Erwartungshaltungen aller Interessenten der smart³-Gemeinschaft bedienen. Regelmäßige Austausche und Diskussionsrunden, Initiativen für gemeinsame Messeteilnahmen, weitere Formate zur Technologiekommunikation, Initiativen für neue FuE-Projekte oder die Umsetzung neuer Anwendungen sind Ziele der Themenkreise und stellen einen bedeutenden Mehrwert für die Teilnehmer dar.

Themenkreis »Formgedächtnistechnik«

Bei thermischen Formgedächtnislegierungen (FGL) ist die gesamte Wertschöpfungskette von der Legierung bis hin zum industriell gefertigten Aktor- bzw. Sensorsystem bereits etabliert. Am Markt konnten sich in den letzten 15 Jahren verschiedene Anwendungen durchsetzen, welche teilweise bereits Stückzahlen von über 100 Mio. erreichten. Dies umfasst beispielsweise Anwendungen von Mikroaktoren zur optischen Bildstabilisierung in Smartphones über Pneumatikventile für Sitzkomfortsysteme bis hin zu FGL-Federn in Thermostatanwendungen. Damit zeigt sich eine außerordentliche Vielfalt hinsichtlich Dimensionierung, Arbeitsweise sowie Entwicklungs- und Fertigungsaufwand für Applikationen aus thermischen Formgedächtnislegierungen. Dennoch erfordern aktuelle Trends wie die Miniaturisierung und die Digitalisierung sowie die Notwendigkeit der Ressourceneffizienz anhaltend die Betrachtung von Fragestellungen zur Kostenreduzierung oder Qualitätsverbesserung und damit weitere Entwicklungsarbeit auf dem Gebiet der Formgedächtnistechnik. Ziel ist es, bisher noch nicht erschlossene Anwendungspotentiale zu entdecken und als Produkt am Markt zu etablieren. 

Koordination:
Dr. Sven Langbein (Kunststoffverarbeitung Hoffmann GmbH) und Dr. Kenny Pagel (Fraunhofer IWU)

Themenkreis »Magnetische Formgedächtnistechnologie«

Bei den magnetischen Formgedächtnislegierungen ist die gesamte Wertschöpfungskette von der Legierung bis zum fertigen Aktorsystem zumindest im Labormaßstab etabliert. Neue Erkenntnisse trugen signifikant zur Steigerung der Materialeffizienz bei, führten zu serientauglichen Bearbeitungstechnologien und neuen Applikationen wie in der Mikrofluidik und der Greiftechnik. Durch diese Erfolge sind industrielle Basisanforderungen nun erfüllbar und die Voraussetzungen für Produktentwicklungen wurden geschaffen. Die Etablierung der magnetischen Formgedächtnistechnologie in industriellen Anwendungen bleibt hier das wichtigste Ziel.

Koordination:
Dr. Markus Laufenberg (ETO MAGNETIC GmbH) und Dr. Andrea Böhm (Fraunhofer IWU)

Themenkreis »Kalorische Werkstoffe«

Elasto-, Magneto- und Elektrokalorik sind neuartige, feststoffbasierte Heiz- und Kühltechnologien, die in den letzten Jahren durch ihr großes Energieeffizienz- und Klimaschutzpotenzial gegenüber etablierten Verfahren ein zunehmend starkes Interesse gefunden haben. Die dazu nötigen Werkstoffe decken ein breites Feld von Metallen über Keramiken bis hin zu Polymeren ab und stehen noch am Anfang ihrer Entwicklung. Zusätzlich zu der eigentlichen Materialentwicklung ist auch die Entwicklung entsprechender kalorischer Maschinen bzw. Systeme von großer Wichtigkeit, um die kalorischen Eigenschaften der Materialien bestmöglich in Anwendungen zu nutzen. Es besteht das Potenzial deutlich höherer Wirkungsgrade in Kühlmaschinen, Klimaanlagen und Wärmepumpen und damit drastischer Energieeinsparungen. Bereits heute existieren Materialien mit bis zu fünfzehnfach höherer Energieeffizienz, was Energieeinsparungen von über 90 % ermöglichen würde. Diese und weitere Materialien gilt es zu identifizieren und dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine Massenproduktion sowie Integration in geeignete Maschinenkonzepte möglich werden.

Koordination:
Prof. Paul Motzki (Universität des Saarlandes und Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik ZeMA) und Dr. Christian Großmann (Ingpuls GmbH)

Themenkreis »Formgedächtnispolymere«

Der smart³-Themenkreis Formgedächtnispolymere fokussiert thermoplastische Polyurethane mit Formgedächtniseigenschaften. Er dient einerseits dem Kennenlernen der Materialien und ihrer Eigenschaften und andererseits dem Austausch zu relevanten technischen Fragestellungen, welche für die Erschließung neuer Anwendungen von Bedeutung sind. Zusätzlich soll die Initiierung von FuE-Projekten auf diesem Gebiet vorangetrieben werden.

Koordination:
Dr. Thorsten Pretsch (Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP) und Dr. Peter Reichert (Covestro Deutschland AG)

Themenkreis »Raumfahrt«

Raumfahrtanwendungen sind ein unverzichtbarer Baustein für die Bewältigung der größten Herausforderungen unserer Zeit – sei es der Umgang mit den Folgen des Klimawandels, die Gestaltung der Mobilität der Zukunft oder die weltweite Echtzeit-Kommunikation. NewSpace ist der treibende Faktor, da er die Raumfahrt durch die Kommerzialisierung und die zunehmende Verknüpfung mit der klassischen Wirtschaft revolutioniert. Durch die Öffnung der einst staatlichen Domäne ergeben sich für private Akteure zahlreiche neue Geschäftsfelder, insbesondere beim Aufbau geplanter Satelliten-Konstellationen. Hierbei ist jedoch eine agile und hochdynamische Wertschöpfungskette unerlässlich. In diesem smart³-Themenkreis haben Mitglieder die Möglichkeit, aktiv an der Transformation der Raumfahrtindustrie mitzuwirken. Obwohl bereits ein Anfang mit der Standardisierung von Satelliten-Plattformen gemacht wurde, sind mehr denn je Know-how, Innovationskraft und disruptives Denken gefragt, um das vorhandene Potenzial voll auszuschöpfen. Daher bietet dieser Themenkreis eine Vielzahl von Möglichkeiten, um sich zu beteiligen. 

Koordination:
Farangis Rezaei (Kunststoffverarbeitung Hoffmann GmbH, Lamb Space Tec) und Michael Weißflog (smart³ e.V., Astrodrom e.V., Fraunhofer IWU)

Lust bekommen, bei den Themenkreisen mitzumachen?

Unsere Themenkreise stehen allen Mitgliedern des smart³ e.V. offen. Voraussetzung für die Teilnahme ist eine Anmeldung, die formlos per Mail über die Geschäftsstelle oder direkt bei der Themenkreisleitung über unsere Community-Plattform angefragt werden kann. Gern nehmen wir auch Vorschläge für weitere Themenkreise entgegen.