Nachricht

Dec 13, 2023

AFRL re

WRIGHT-PATTERSON AIR FORCE BASE, OHIO (AFRL) – Langjährige Luftwaffenforschung

WRIGHT-PATTERSON AIR FORCE BASE, OHIO (AFRL) – Der langjährige Industriepartner des Air Force Research Laboratory (AFRL) AlphaMicron Inc. nutzt einen Förderpreis des Ohio Federal Research Network (OFRN) 2021, um die Kapazitäten seines patentierten Gasthosts zu erweitern Flüssigkristalltechnologie namens e-Tint bis hin zu elektronisch dimmbaren Schutzbrillen für das Department of the Air Force oder DAF, das Verteidigungsministerium und kommerzielle Märkte.

Der Zuschuss in Höhe von 1,35 Millionen US-Dollar, bestehend aus 900.000 US-Dollar vom Bundesstaat Ohio und einem Kostenanteil von AlphaMicron (AMI) in Höhe von 450.000 US-Dollar, ermöglicht es AMI, aufkommende Grundlagenforschung für die Erweiterung seiner e-Tint-Technologie für die Entwicklung fortschrittlicher Sonnenschutzgeräte für Piloten einzusetzen und Spezialkrieger sowie spezielle Laserschutzfolien für zivile und militärische Brillen, sagte Dr. Darrel G. Hopper, leitender Elektronikingenieur im Airman Systems Directorate des 711. Human Performance Wing der AFRL.

In seinem beharrlichen Bestreben, seine Technologie weiterzuentwickeln und fortschrittliche Anwendungen zu entwickeln, arbeitet AFRL seit seiner Gründung im Dezember 1996 als Spin-off des Liquid Crystal Institute der Kent State University mit AMI zusammen – einem weltweit führenden Anbieter von lichtreaktiven Technologien auf Flüssigkristallbasis, sagte Hopper .

„Zuletzt war AMI ein Leistungsträger im Rahmen des vom Airman Systems Directorate gesponserten Programms „Electronically Dimmable Eye Protection Devices Small-Business Technology Transfer Research“ (STTR) 2018“, sagte Hopper. „Während der Vergabe der Phase II 2020–2022 arbeitete AMI mit der Bowling Green University, der Kent State University und der Miami University zusammen, um elektronisch dimmbare Augenschutzgeräte der nächsten Generation zu entwickeln, die es ihnen ermöglichen, auf das für aktuelle und zukünftige DAF-Anwendungen erforderliche Transmissionsfenster von 70 % hinzuarbeiten ."

Der von der AFRL gesponserte STTR-Preis 2018 beschleunigte den Qualifizierungs- und Bewerbungsprozess von AMI für die OFRN-Finanzierung, da AMI in der Lage war, die gleichen akademischen Partnerschaften aufrechtzuerhalten, die es im Rahmen der vorherigen Bemühungen aufgebaut hatte, sagte Hopper.

Die OFRN-Initiative von AMI war eine von fünf, die in der fünften OFRN-Runde ausgewählt wurden: Sustaining Ohio's Aeronautical Readiness and Innovation in the Next Generation, oder SOARING, Opportunity Announcement. Laut seiner Website vergibt OFRN Fördermittel für Projekte, die dazu beitragen, Ohios Forschungskapazitäten zu erweitern und seine Arbeitskräfte in den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Energie und Gesundheit zu vergrößern.

„Die Geschichte von AFRL mit AlphaMicron ist lang und reichhaltig“, sagte Dr. Matthew Lange, Leiter der Abteilung für Personenschutz in der Material- und Fertigungsdirektion von AFRL. „Diese OFRN-Finanzierung ist so wichtig, weil sie diese Art von Technologie ermöglicht. Sie ermöglicht die Fortsetzung von Lösungen, die für die Bedürfnisse des Verteidigungsministeriums relevant sind.“

Die traditionsreiche Beziehung zwischen AFRL und AMI führte zur Entwicklung grundlegender optischer Technologie mit zahlreichen kommerziellen und militärischen Anwendungen, sagte Dr. Richard Vaia, leitender Wissenschaftler der Material- und Fertigungsdirektion der AFRL.

„Dadurch wird sichergestellt, dass kritische Lieferanten über vielfältige Einnahmen aus allgegenwärtigen Aspekten kritischer Technologie für zukünftige DAF-Systeme verfügen“, sagte Vaia.

Die Zusammenarbeit von AMI mit dem DAF geht auf den ersten Small Business Innovation Research (SBIR)-Preis im Jahr 1997 im Rahmen des Variable Transmittance Visor-Programms zurück, sagte Hopper.

Im Rahmen dieser ersten Vereinbarung hergestellte Prototypen führten schließlich zu künftigen Kooperationen mit AFRL.

Im Jahr 1997 ging AFRL eine Partnerschaft mit AMI ein, um Lichtmanagementprobleme bei Kampfpilotenhelmen zu lösen. Die Forscher standen vor der Herausforderung, Visiere mit variabler Tönung zu entwickeln, die es den Piloten ermöglichen würden, im Flug trotz schwankender Lichtverhältnisse klar zu sehen. Als Piloten während des Fluges plötzlichen starken Sonneneinstrahlungen ausgesetzt waren, hatten sie Schwierigkeiten, die Daten auf ihren am Flugzeug und am Kopf montierten Displays zu lesen und zu verfolgen, sagte Hopper.

„Es bestand Bedarf an einer Möglichkeit, die Visiertönung zu kontrollieren, da sie von der Lichtdurchlässigkeit beeinflusst wurde, wenn die Piloten über oder unter den Wolken flogen“, sagte Chief Executive Officer und Chief Technology Officer Dr. Bahman Taheri, der Co- gründete AMI 1996 zusammen mit zwei anderen Kollegen. „Dies stellte ein Sicherheitshindernis dar. Deshalb bat AFRL uns, gemeinsam mit ihnen eine Lösung zu finden [basierend auf der damals neuen Gastwirt-Flüssigkristalltechnologie].“

AFRL und NASA arbeiten seit den 1970er Jahren an der Lösung dieses Problems, sagte Hopper. Es hat 20 Jahre gedauert, bis die Branche den Bedarf an dieser Art von Technologie für augennahe Anwendungen erkannte. Dieser Bedarf hat sich durch die jüngste Betonung von Augmented-Reality-Brillen verstärkt, bei denen der Kontrast des angezeigten Bildes aufgrund der Umgebungsbeleuchtung im Hintergrund verwaschen sein kann.

Die anfängliche Zusammenarbeit zwischen AFRL und AMI führte zur Entwicklung von e-Tint, einer elektronischen Tönungs-on-Demand-Flüssigkristalltechnologie, die letztendlich dazu beitrug, die Schwierigkeiten der Piloten bei der Steuerung der Lichtübertragung während des Fluges zu lindern. Laut der Website von AMI wechselt e-Tint schneller von klar auf dunkel, als ein Auge blinzeln kann – etwa 0,1 Sekunden – und ist bei einem Stromausfall ausfallsicher. Insbesondere kann die Technologie anstelle von herkömmlichem Glas auf flexible Kunststoffsubstrate oder -oberflächen angewendet werden, was Fliegern und Wächtern zugute kommt.

„Die Air Force hat sehr konkret dargelegt, was sie wollte“, sagte Taheri. „Es gab all diese Kästchen, die wir überprüfen mussten. Und eines davon war, dass sie in der Lage sein wollten, die Flüssigkristallschicht einzukapseln – die sehr dünn ist, 6 Mikrometer, also etwa ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares.“ – zwischen Kunststoff. Glas ist spröde und flach, nicht flexibel und gebogen. Wenn man es fallen lässt, zerbricht es. Flexible Kunststoffsubstrate zersplittern nicht und sie sind leicht.“

All diese Eigenschaften machen Kunststoff gegenüber Glas wünschenswert, wenn es um die Entwicklung agiler Lösungen für Pilotenbrillen geht, sagte Taheri, aber die Aufgabe, die Flüssigkristalltechnologie auf flexible Kunststoffsubstrate zu übertragen, war nicht ohne Herausforderungen.

„Gerade weil es flexibel ist, kann es schwierig sein, diese dünne Flüssigkristallschicht zwischen zwei Kunststoffstücken aufzutragen und dabei die Gleichmäßigkeit aufrechtzuerhalten“, sagte Taheri.

Etwa im Jahr 2010 leitete der Cheftechnologe der AFRL, Dr. Timothy Bunning, innerhalb der Material- und Fertigungsdirektion Bemühungen, AMI an Bord zu holen, um mit Mitgliedern seines Forschungsteams in der damaligen Abteilung für funktionelle Materialien zusammenzuarbeiten. Bunnings Gruppe arbeitete an der Ausweitung der hauseigenen Flüssigkristallforschung und der Entwicklung von Widerstandstechnologien für den Laser- und Blitz-Augenschutz. Bunning, der damals Abteilungsleiter und später Chefwissenschaftler der Direktion war, stellte ein Forschungsteam zusammen, dem unter anderem Lange, Dr. Michael McConney und Dr. Timothy White angehörten.

Gemeinsam versuchten die Forscher von AFRL und AMI, die bereits vorhandene e-Tint-Technologie von AMI auf flexiblen Kunststoffsubstraten auf Visiere mit variabler Tönung für DAF-Piloten zu übertragen.

„Unsere Bemühungen mit AMI waren sehr fruchtbar“, sagte Bunning. „Bei AFRL sind wir Listenmacher, wir sind sehr strukturiert, wir gehen immer proaktiv an die Grenzen der Forschung. Unsere Zusammenarbeit [mit AMI] ermöglichte es uns, unsere Anstrengungen zu bündeln, um das Risiko dieser neuen Technologien zu reduzieren, und sie war auch führend.“ zu einigen hochkarätigen Veröffentlichungen in renommierten wissenschaftlichen Fachzeitschriften.“

White, der inzwischen von der AFRL gewechselt ist, um eine Professur am Department of Chemical and Biological Engineering der University of Colorado-Boulder zu übernehmen, sagte, die lebendige Partnerschaft zwischen seinem Forschungsteam und AMI habe erfolgreich dazu geführt, dass sowohl Near- als auch Near-and-Biological Engineering verfolgt werden langfristige Laser- und Blitzbrillenschutzlösungen.

„Alpha Micron war und ist ein unglaublicher Partner für die Zusammenarbeit des Verteidigungsministeriums“, sagte White.

Taheri sagte, seine verschiedenen Kooperationen mit AFRL hätten Türen geöffnet, um mehr von dem zu tun, was ihm wirklich Spaß mache.

„Die Zusammenarbeit mit AFRL gab mir und gibt mir auch weiterhin einen Einblick in die Zukunft der Brillen“, sagte Taheri. „Dies hat AMI dabei geholfen, die e-Tint-Technologie für am Kopf montierte Displays sowie Umgebungs- und intensives Lichtmanagement für den Kriegskämpfer zu entwickeln. Aus diesem Grund ist die CTRL-Brille von AMI jetzt die einzige elektronische Militärbrille in der Liste der autorisierten Schutzbrillen der Armee ( APEL). Es dauerte 25 Jahre, bis die Unterhaltungselektronikunternehmen, die an fortschrittlichen elektronischen AR-Brillen arbeiteten, diesen Bedarf erkannten.“

Zuletzt hat sich AMI zum Ziel gesetzt, seine Technologien über augennahe Anwendungen hinaus auf die kommerzielle Automobil- und Architekturbranche auszuweiten. Das Unternehmen plant, seine bereits bestehenden Verbindungen zu großen Tier-1-Automobilunternehmen zu nutzen, um elektronisch dimmbare Technologie als Ersatz für elektrochrome Spiegel in Elektroautos einzusetzen und Schiebedächer mit schaltbarer Verglasungstechnologie zu integrieren. Diese Maßnahmen werden dazu beitragen, eine gleichmäßigere Temperaturkontrolle aufrechtzuerhalten und die Batterielebensdauer in Elektrofahrzeugen zu verlängern.

„Mit dem Aufkommen von Elektroautos beginnt [die Automobilindustrie] wirklich, diese schaltbare Verglasung zu wollen, die an der Verglasung des Fahrzeugs angebracht werden kann, um zu verhindern, dass sich das Auto beim Parken aufheizt“, sagte Taheri. „Hitze kann die Batterie eines Elektroautos stark belasten, wenn man versucht, sie abzukühlen, und ein Schiebedach, das ‚schaltet‘, macht da einen großen Unterschied.“

Taheri sagte, er lobe die Zusammenarbeit seines Unternehmens mit AFRL dafür, dass sie AMI einen Vorsprung in diesem Bereich verschafft habe.

„Aufgrund unserer Zusammenarbeit mit AFRL ist AMI jetzt der Hauptlieferant des dringend benötigten Dimmerelements für viele dieser Spitzenunternehmen“, sagte Taheri. „In diesem Sinne bin ich fest davon überzeugt, dass die Arbeit, die derzeit für die AFRL [mit Dr. Lange und seinem Team] geleistet wird, ihrer Zeit auch um Jahrzehnte voraus ist. Ich habe keinen Zweifel daran, dass sie die Lösung für einige der Probleme sein wird.“ noch nicht im Verbrauchermarkt realisiert.

Die kommerzielle Expansion des Unternehmens könne für die Zukunft von AFRL nur Gutes bedeuten, sagte Lange, da die Entwicklung neuer Branchentechnologien neue Möglichkeiten für die Erfüllung der Lieferkettenanforderungen des Verteidigungsministeriums bieten könne.

„Es ist so wichtig, unsere industrielle Basis weiterhin auf allen Ebenen zu unterstützen, damit sie erfolgreich sein kann“, sagte Lange.

Hopper, Lange und Taheri sagten, sie freuen sich auf zukünftige AFRL-Kooperationen.

„Einige der coolsten Projekte kommen immer von der Air Force“, sagte Taheri. „Mein Team möchte sich immer daran beteiligen, weil es weiß, dass es ein schwieriges Problem zu lösen gibt.“

Über AFRL Das Air Force Research Laboratory (AFRL) ist das wichtigste wissenschaftliche Forschungs- und Entwicklungszentrum des Department of the Air Force. AFRL spielt eine wichtige Rolle bei der Entdeckung, Entwicklung und Integration erschwinglicher Kampftechnologien für unsere Luft-, Raumfahrt- und Cyberspace-Streitkräfte. Mit einer Belegschaft von mehr als 11.500 Mitarbeitern in neun Technologiebereichen und 40 weiteren Betrieben auf der ganzen Welt bietet AFRL ein vielfältiges Portfolio an Wissenschaft und Technologie, das von Grundlagenforschung bis hin zu fortgeschrittener Forschung und Technologieentwicklung reicht. Weitere Informationen finden Sie unter www.afresearchlab.com.