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Bericht über die Euroforum Fachtagung am 23. und 24. Juni 2003 in München

Ein nach wie vor bedeutender Trend im Automobil- bau ist der Leichtbau. Vor diesem Hintergrund ist die wachsende Werkstoffvielfalt und das Bestreben, schwere durch möglichst leichte Werkstoffe oder neue Leichtbauweise zu ersetzen, zu sehen.

Eröffnet wurde die zweitägige Tagung von K.H. von Zengen, seit 2000 Automotive Manager bei der European Aluminium Association (EAA) in Brüssel, zuvor Leiter der Fertigungstechnik im Aluminium Zentrum der Audi AG. Insgesamt 12 Vorträge boten ca. 35 Seminarteilnehmern aus der Autobranche einen runden Überblick über die Verwendung von vorwiegend Aluminium, aber auch konkurrierender Werkstoffe wie Stahl, Magnesium und Faserver- bundwerkstoffe in der Automobilindustrie für die Zukunft. Die Oberflächentechnik selbst stand bei dieser Tagung weit im Hintergrund, gerade aber deshalb im Vorfeld von gewisser Bedeutung, da diese neuen Werkstoffe und Werkstoffverbunde ja mittelfristig auch diese Branche erreichen.

Werden wir in die Zange genommen?

Beim Betrachten der momentanen Weltwirtschaftslage sind die Volkswirtschaftler verhalten optimistisch. Einige Hauptindikatoren scheinen zu gesunden, so z. B. der Ölpreis, der seit den unruhigen Monaten vor dem Irakkrieg stark gesunken ist. Aber genauso wichtig ist die Tatsache (auch wenn wir ihr nicht hundertprozentig trauen), dass die amerikanische Regierung ihre Vorstellungen vom starken Dollar aufgegeben hat. Als ich diesen Artikel verfasst habe, befand sich der Dollar gegenüber dem Euro wieder da, wo er sich befunden hatte, als der Euro eingeführt wurde: ungefähr bei 1,17 – und einige Prognosen sind dahingehend, dass er auf 1,20 oder sogar auf 1,25 absinken könnte. Manche US-Politiker sind darüber zwar nicht gerade erfreut, aber amerikanische Hersteller und Exporteure haben ein zufriedenes Lächeln auf den Lippen, da ihre Produkte einen Preisvorteil gegen- über eingeführten Waren auf ihren Heimatmärkten herausschlagen können und auf dem Exportmarkt wettbewerbsfähiger werden. Allerdings ist die Situ- ation nicht annähernd so einfach wie geschildert!

Auszug aus dem Buch „Handbuch der Galvanoplastik“ von Konrad Taucher. 6. Auflage 1900 19. Kapitel

 Grüne, rote, weiße, rosa Vergoldung (Neugold)

Um Färbungen welche zwischen lauchgrün und sehr blassem gelbweiß variieren, hervorzubringen, genügt es, einem der oben* beschriebenen Bäder eine Lösung des Doppelchanürs von Kalium und Silber bis zum Entstehen der gewünschten Farbe zuzufügen. Diese Vergoldung mit rotem, gelbem oder Rosagold auf demselben Stück bringt durch den Kontrast wundervolle Effekte hervor, beson- ders bei Ziselierung, welche bei der grünen Vergol- dung ein höchst anziehendes Matt gibt.

-Fortsetzung aus Galvanotechnik 7/2003-

4 Optimierung der Abfallentsorgung (Grundlagen)

4.1 Zielsetzung

Wie bereits in Abschnitt 2 dargestellt, ist gemäß der Zielhierarchie des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes Abfall zunächst zu vermeiden bzw. zu vermindern. Abfall, der nicht vermieden werden kann, ist vorrangig zu verwerten. Für den Fall, dass eine Vermeidung oder Verwertung aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht möglich ist, ist der Abfall ordnungsgemäß zu beseitigen.

Zur Abfallvermeidung und -verminderung bietet die Galvanotechnik durch Stoffrückführung und Kreislaufschließung große Potenziale, mit dem Ergebnis, dass das Aufkommen an Galvanik- schlamm von 132.000 t/a im Jahre 1990 auf 86.000 t/a in 1997 [10] gesunken ist. Von dieser Menge können potentiell schätzungsweise 40 % (entsprechend ca. 34.000 t) als verwertbar einge- stuft werden. Verwertet wurden rund 25.000 t, was einer Verwertungsquote von ca. 29 % entspricht. Die verbleibenden 61.000 t gelten als nicht verwert- bar, in erster Linie wegen zu geringer NE-Metall- gehalte und ungünstiger Zusammensetzungen bzw. Begleitkomponenten, und müssen ordnungsgemäß beseitigt werden (vgl. Abschnitt 4.3.6). Zielset- zung ist generell, die Mengen nicht verwertbarer Galvanikschlämme durch interne Maßnahmen (z. B. Teilstrombehandlung) weiter zu reduzieren. Das trifft gleichermaßen auf die entsprechenden

Erzeugnisse aus Magnesium und dessen Legierungen finden auf Grund einiger vorteilhafter Eigenschaften eine steigende Verwendung in den unterschiedlichsten Industriezweigen. Ihre niedrige Korrosionsbeständigkeit (Magnesium korrodiert nicht nur im Einsatz, sondern auch merklich während des Transports der Teile vom Hersteller zum Abnehmer) erfordert die Entwicklung zuverlässiger Schutzmethoden. Zur Zeit werden die folgenden Verfahren zum Korrosionsschutz angewendet: Auftragen galvanischer oder organischer Überzüge; chemische Metallabscheidung; Oxidieren, Chromatieren und Phosphatieren. Es wird angenommen, dass eine der sichersten Methoden die Abscheidung mehrschichtiger Kupfer-Nickel-Chromüberzüge ist [1], obwohl sich in der Literatur auch Angaben zum Auftragen einschichtiger Schutzüberzüge aus Zink, Kadmium, Zinn [3] und eines zweischichtigen Messingüberzugs finden [4].

Das Galvanisieren von Magnesium und seinen Legierungen erfolgt am häufigsten nach dem folgenden technologischen Ablauf: mechanische Vorbehandlung, Entfetten, Beizen, Aktivieren, Auf- tragen einer metallischen Zwischenschicht, galvanische Abscheidung einer oder mehrerer Schichten nach den üblichen Methoden.

Einleitung

Es ist bekannt, dass beim Elektropolieren (elektrochemisches bzw. elektrolytisches Abtragen mit Fremdstromquelle) Gasbahnen auf der Werkstück- oberfläche entstehen und andere unerwünschte Nebeneffekte auftreten können [1, 2]. Insgesamt kommt es im Wesentlichen zu einer elektroche- misch induzierten hydrodynamischen Strukturbil- dung [1-4].

Ursache für die Bildung von Gasbahnen ist, dass durch in immer wieder gleichen Bahnen aufstei- gende Sauerstoffblasen an der Anode (dem Werk- stück) lokal ein erhöhter Abtrag erzielt wird, weil die durch die aufsteigenden Blasen verursachte lokale Konvektion einen erhöhten Stoffaustausch bewirkt. Mit weiterer Abtragsdauer prägen sich diese Bahnen tiefer und tiefer ein. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis eine sich in ihrer wesentlichen Art und Position auf dem Werkstück nicht mehr ändernde Struktur erreicht ist [1, 3, 5], d. h., die Struktur gräbt sich insgesamt weiter in die Tiefe ein. Es entsteht eine wellige Oberfläche. Die Struktur ändert sich qualitativ nicht mehr in ihrer Welligkeit [3, 5].

Aufgrund der Sauerstoffbildung und des Absinkens von verbrauchtem Elektrolyt höherer Dichte direkt an bzw. vor der Werkstückoberfläche kommt es beim Elektropolieren zur Strukturbildung an eben dieser Oberfläche [1, 3]. Dabei können klar zwei Arten von Strukturbildungen auf elektropolierten, glänzenden Oberflächen unterschieden werden [3]. Einerseits eine genarbte, orangenhautartige Struktur und andererseits eine Struktur mit deut- lichen Gasbahnen. Reale Strukturen sind eine

Überlagerung beider Effekte, wie gezeigt werden konnte [3].

Die Anodisation von Aluminium und anderen Metallen wie Titan, Zirkon, Niob oder Magnesium ist ein altes, aber sehr effektives Verfahren für den Korrosions- und Verschleißschutz.

Die ersten Versuche zur Herstellung von dicken harten Anodisationsschichten auf Aluminium wurden in Deutschland [1] mit Oxalsäure, in England [2] und Russland [3] mit Schwefelsäure ausgeführt. Es wurde erkannt, dass durch Kühlung und Bewegung des Elektrolyten die Auflösung des gebildeten Aluminiumoxids Al2O3 verzögert wird und so dicke harte, verschleißfeste Oxidschichten erhalten werden. So ist z.B. die Entwicklung des Martin-Hart-Coat- (US), des Sandford- (US), des Hardas- (UK) oder des HART-COAT®-Verfahrens (GE) eine Pionierleistung auf dem Sektor der Hart- anodisation von Aluminiumwerkstoffen. //

The anodizing of aluminum and other metals such as titanium, zirconium, niobium and magnesium is a time-honored but highly effective way of preventing corrosion and wear.

The first attempts to produce thick, hard anodized layers on aluminum were carried out in Germany [1] with oxalic acid, in England [2] and Russia [3] with sulfuric acid. It was discovered that the cooling and movement of the electrolyte delayed the dissolution of the Al2O3 formed, thus producing thick, hard, wear-resistant oxide layers. Developments such as the processes corresponding to Martin-Hart-Coat (US), Sandford (US), Hardas (UK) or HART-COAT® (GE) are thus regarded as pioneering innovations in the hard-anodizing of aluminum-based materials.

Im Mai dieses Jahres konnte die Schweizer Stiftung für Oberflächentechnik SSO ihr 40jähriges Jubiläum feiern. Neben den Galvaniseuren sind im SSO auch Verzinker (Feuerverzinker), Anodiseure, thermische Beschichter sowie die Zulieferanten für die Oberflächentechnik organisiert; damit sind nahezu alle Sparten der Oberflächenbehandlung von Metallen in einem Dachverband zusammengefasst.

Wie in Deutschland, besteht auch in der Schweiz die Branche der Oberflächenbearbeitung nahezu aus- schließlich aus kleinen und mittelgroßen Betrieben. Interessant ist allerdings die Tatsache, dass 99,7 % der gesamten Unternehmen in der Schweiz aus KMU bestehen, wie Bundesrat Joseph Deiss anlässlich der Jubiläumstagung mitteilte. Daraus ableitend wird die Ansicht einiger der Betriebsleiter auf der Tagung verständlich, die im Fehlen von Großbetrieben als Kunden der Oberflächenbearbeiter einen erheblichen Nachteil gegenüber den anderen europäischen Ländern sehen.

Wasser ist ein teurer Rohstoff. Dass Wasser teuer ist, das müsste – glossifiziert – gerade dem Galvaniker längst geläufig sein. Zu dieser Erkenntnis bedarf es nicht der hohen Politik, es reicht ein mittelmäßiger Analytiker aus. Wasser ist in zahlreichen Zusätzen und Produkten der Oberflächentechnik, aber auch in diversen Haushaltsprodukten in teilweise erheblichen Mengen enthalten. Dass aber gerade das teure Wasser den Preis nachhaltig beeinflusst, wird oft erst bei genauem Hinsehen oder bei einer Produktumstellung erkenntlich.

Beispielsweise stand vor Jahren ein Oberflächenbetrieb vor der Situation, ein bewährtes Medium auf ein anderes umzustellen, weil dem langjährigen Lieferanten die Hersteller-Lizenz entzogen wurde. Der Galva- niseur wandte sich notgedrungen direkt an den Hersteller und erhielt dort das gleiche langbewährte Produkt – natürlich unter anderem Namen – nun in erheblich konzentrierterer Form zu einem merklich geringeren Preis. Der Preis-Vorteil konnte kaum dem verfremdenden Farbstoffzusatz des alten Lieferanten zugerechnet werden, sondern ließ nur die Folgerung zu, dass er auf dem verminderten Wassergehalt beruhte.

Ein Quantensprung imTintenstrahldruck macht denAlltag künftig noch bunter und die Arbeit in vielen Unterneh- men erheblich schneller. Dafür will ein internationales Entwicklerteam unter der Leitung des Olivetti-Konzerns sorgen. Zwei deutsche Forschungsinstitute liefern Know- how für neue Druckköpfe mit wesentlich besserer Leis- tung in kleinsten Dimensionen.

Das Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft (HSG-IMIT) in Villingen- Schwenningen und das Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg sind neben der Firma STEAG microParts GmbH, Dortmund, die deutschen Olivetti-Partner. Sie bringen Erfahrung in der Mikrofluidik – der Handhabung kleinster Flüssigkeitsmengen – ins Projekt ein. Die Konzerntochter Olivetti I-Jet S.p.A. in Arnad (Provinz Aosta, Italien) koordiniert die Arbeiten. Im Rahmen des kürzlich gestarteten Forschungsvor- habens wollen die Partner zusammen 4,8 Millionen Euro investieren. Fördermittel geben das Bundesforschungs- ministerium (BMBF) in Berlin und die italienische Regierung. Das Projekt trägt den Namen IDEAL 42 und läuft über drei Jahre.

Einleitung

In immer stärkerem Maße werden in der Mikro- systemtechnik Komponenten aus polymeren Werkstoffen eingesetzt. Die Vielfalt der Material- eigenschaften, der günstige Preis und die Anzahl vergleichsweise einfacher Fertigungsverfahren sind dafür ausschlaggebend. Typische Anwendungs- gebiete stellen u.a. die Telekommunikation, Bio- und Medizintechnik, chemische Analytik, Mikro- elektronik und die Kfz-Technik dar [1].

Im Forschungszentrum Karlsruhe werden drei verschiedene Verfahren zur Replikation von Pri- märstrukturen mit Kunststoffen eingesetzt: das Reaktionsgießen, bei dem der Kunststoff in der Form polymerisiert, sowie das Vakuumheißprägen und das Spritzgießen, die thermoplastische Kunst- stoffe verarbeiten.

Diese drei Verfahren werden im Folgenden vor- gestellt und ihre Gemeinsamkeiten, aber auch Unterschiede herausgearbeitet. Dabei wird sowohl auf technische wie auch wirtschaftliche Aspekte eingegangen und anhand von Beispielen gezeigt, was heute mit Kunststoffabformung im Mikrobe- reich möglich ist und welches Potenzial in diesen Technologien steckt.

In der Neuen Zürcher Zeitung fand sich ein Artikel, in dem an Hand von Beispielen über den absehbaren Einsatz von Werkstoffen berichtet wird, die dank eingebauter Intelligenz auf die verschiedensten äußeren Einflüsse sinnvoll reagieren können.

Ein Beispiel: Schrägseilbrücken haben den Brückenbau über große Spann- weiten revolutioniert. Indem der Fahrbahnkörper an einem Fächer aus ein- zelnen Stahlseilen hängt, die über Pylone zu den Widerlagern an den beiden

Brückenenden geführt werden, lassen sich heute schlanke Brücken ohne Zwischenpfeiler konstruieren, wie etwa die 280 Meter lange Erasmus-Brücke über den Rhein in Rotterdam. Frei hängende Seile allerdings haben eine nur schwache Eigendämpfung und geraten durch Wind, Regen und den Verkehr ins Schwingen. Wie die Saiten einer Geige haben die Seile charakteristische Eigenschwingungen im Bereich von 0,5 bis 12 Hertz. Heutige Hängebrücken kommen höchstens noch leicht ins Schwingen. Für Benutzer ist das trotzdem unan- genehm; und es ist für die Lebensdauer des Bauwerks problematisch, denn Schwingungen verursachen an den Kabelverankerungen und der Fahrbahn vermehrten Materialstress und beschleunigte Abnützung. Abhilfe schafft ein magneto-rheologischer Fluiddämpfer, ein mit Öl gefüllter Zylinder mit einem Kolben, der die Schwingungen vom Kabel übernimmt und dämpft, unterstützt von in der Flüssigkeit schwimmenden magneti- sierbaren Mikroteilchen, die durch ein Magnetfeld zu kettenartigen Strukturen ausgerichtet werden, so dass die Viskosität und damit der Widerstand für den Kolben steigt, d.h. die Dämpfung zunimmt. Indem man längs des Kabels Bewegungssensoren anbringt, kann per Rechner das optimale Magnetfeld erzeugt werden, das das Kabel optimal bremst. Man spricht hier von einem adaptiven Werkstoffsystem.

Bericht zum 5. Tribologie-Workshop am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik, IST

Der 5. Tribologie-Workshop des Fraunhofer-Insti- tuts für Schicht- und Oberflächentechnik, IST, in Braunschweig am 13./14. November 2002 zeigte neueste Trends und Entwicklungen beim Einsatz von Schichttechnologie auf Werkzeugen der Umform- und Stanztechnik sowie auf Druckguss und Strangpresswerkzeugen.

Der Einsatz der Plasmadünnschichttechnik auf Ur- und Umformwerkzeugen führt zu deutlichen Leis- tungssteigerungen bzw. Lebensdauerverlängerun- gen. Vor allem die Verbesserung der Reibungs- und Adhäsionseigenschaften der Werkzeugoberflächen durch das Aufbringen von Dünnschichtsystemen reduziert Wartungs- und Stillstandszeiten oder Schmiermittelaufwendungen. Auch die Qualität der Produktoberflächen wird meist deutlich verbessert.

Das Produktionsziel in der Umformtechnik ist eine hohe Produktqualität sowie stabile Prozess- und Werkzeugqualitäten. Verschleißreduzierung und/ oder Einsparung von Schmierstoffen fordern zwin- gend den Einsatz von Beschichtungstechnik.

Kommunikation war in grauer Vergangenheit ein zeitaufwändiger Prozess. Rauchzeichen, Busch- trommeln, in technisch weiter entwickelten Kulturen auch Spiegel, dienten dazu, Informationen über für damalige Vorstellungen große Entfernungen zu tragen. Auch Läufer oder reitende Boten kamen zum Einsatz, die nach dem Überbringen sehr eiliger Botschaften manchmal tot zusammenbrachen. Kam die Information dem Herrscher oder seinen Beratern ungelegen, wurde der Bote, wenn wir den Historikern glauben dürfen, zum Dank für seine Dienste auch gelegentlich enthauptet. Die Antwort auf ärgerliche Botschaften brachten die Mächtigen oft persönlich zum Absender, begleitet von ihrer Streitmacht.

Nachdem sich im Laufe der Zeit ein organisiertes Postwesen entwickelt hatte, wurden Botschaften auch per Postkutsche übermittelt. Die Reise dauerte oft viele Wochen, die Rückantwort beanspruchte mindestens die gleiche Zeit. Monatelanges Warten war die Regel. Manchmal kam auch gar nichts an, Kriegswirren verhinderten das oder Räuber plünderten den Boten aus und verwendeten die mit geführten Briefe zum Anzünden ihres abendlichen Lagerfeuers. Die Bedeutung der Kommunikation nahm allen Widrigkeiten zum Trotz aber in dem Maße zu, in dem breitere Schichten der Bevölkerung über den Tellerrand ihres Dorfes hinauszudenken begannen.

Die Hannover Messe hat sich in schwierigen Zeiten bewährt. Die 6.238 Aussteller der Messe, davon 2.979 aus dem Ausland, die sich auf einer Ausstellungsfläche von 210.000 Quadratmetern präsentierten, waren zum Abschluss der Messe in ihrer überwiegenden Mehrheit zufrieden bis sehr zufrieden mit dem Ergebnis. Mit rund 200.000 Besuchern, davon mehr als 55.000 aus dem Aus- land, erzielte die Messe angesichts der höchst schwierigen Ausgangs- und Rahmenbedingungen – Konjunkturtief, Irakkrieg und SARS-Bedrohung – ein deutlich über den Erwartungen liegendes Resultat. Besondere Bedeutung kam gerade in diesem Jahr dem einzigartigen Technologieverbund der Industrie im Rahmen der Hannover Messe zu. Stärker noch als in der Vergangenheit nutzten die Aussteller die Messe in diesem Jahr zur Anbahnung gegenseitiger Geschäftsbeziehungen.

Der europäische Markt für Heimwerkerfarben hat in den letzten Jahren einige signifikante Veränderungen erfahren. Da Lebensstil und Weltbild der Konsumenten sich ständig weiter entwickelt haben, sind Experten des Rohm und Haas Paint Quality Institutes (PQI) der Meinung, dass neue, fortschrittliche Farbtechnolo- gien entwickelt werden müssen, um den steigenden Anforderungen des Marktes zu entsprechen.

Der Markt in Großbritannien spiegelt diesen Trend klar wieder, der deutsche Markt folgt mit einer gewissen Verzögerung. Angetrieben von ständig steigender Immobilienpreisen und auch durch die gestiegene Anzahl an Heimwerker- und TV-Shopping-Sendungen hat sich Do it yourself – Streichen von einer männerdomi- nierten, lästigen Arbeit, zur immer populärer werdenden Freizeitaktivität entwickelt. Die Engländer sind richtig streichverrückt geworden. So hatten nach einer Umfrage 42 % der Haushalte in den vergangenen 12 Wochen eine oder mehrere Streichaktionen durchgeführt. 39 % der Befragten genießen es, regelrecht, ihrem Heim eine neue Farbe zu verpassen, viele sehen in der Tat Streichen als eine Form der Selbstver- wirklichung und Ausdruck Ihrer Kreativität. Gerade Frauen spielen hier eine immer größere Rolle und dass mit einem beachtlich hohem Niveau an Fachwissen und Professionalität. Viele besuchen sogar Kurse oder informieren sich auf Messen und Ausstellungen über neue Farbentypen, Techniken und letzte Trends.

Whisker auf Zinkschichten

Frage: Einer unserer Kunden teilt uns mit, man hätte Whisker auf Lagerteilen gefunden, die bei uns verzinkt worden sind. Wir sollten erklären, wie es dazu kommen konnte und was wir dagegen unternehmen wollen. Das ist zwar noch keine Reklamation. Wir möchten verständ- licherweise aber trotzdem wissen, was uns da ins Haus steht, da wir diese Erscheinung bei Zinkschichten noch nie beobachtet haben.

Pressekonferenz der Deutschen Gesellschaft für Galvanotechnik

Aus Anlass des 25. Jubiläums der Ulmer Gespräche hatte die Deutsche Gesellschaft für Galvanotech- nik, DGO, Journalisten der Fachpresse geladen, um über den aktuellen Stand der Oberflächentechnik zu informieren.

Die Ulmer Gespräche wurden im Jahre 1979 mit dem Ziel aus der Taufe gehoben, jeweils ein aktuel- les Thema der Oberflächentechnik mit anerkannten Wissenschaftlern und Technikern zu behandeln. Ob es um Korrosionsschutz, elektrische oder optische Eigenschaften von Oberflächen geht, immer ist das Ulmer Gespräch ein Spiegel des Standes der Dinge. Hier wird der Bedarf der Industrie geklärt und mit den Möglichkeiten der Forschung abgeglichen. Die Ulmer Gespräche sind heute das wissenschaftlich bedeutendste Forum für aktuelle Themen der Oberflächentechnik, so Prof. Dr. Wolfgang Paatsch von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, BAM.