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Fortsetzung aus Galvanotechnik 7/2004

Umweltschutz hat viele Aspekte

Wenn von Umweltschutz und Automobil die Rede war, so wurde lange Zeit das Drei-Liter-Auto hofiert. Treibstoffkonsum galt als Maßstab für die Umweltbelastung durch das Kraftfahrzeug. Immerhin ist man inzwischen so weit, dass der Wirkungsgrad des eingesetzten Kraftstoffs Berücksichtigung findet, indem man die Emissionswerte mitbewertet. Doch ist der Kraftstoffverbrauch der einzige sinnvolle Parameter, um die Umweltqualität eines Kraftfahrzeugs zu beurteilen? Vergleicht man Fahrzeuge der Vergangenheit mit denen von heute, so ist insbesondere durch den umfangreichen Einsatz von Elektronik – an der die Galvanotechnik ihren Anteil hat – eine höhere Effizienz der eingesetzten Energieträger ermöglicht worden, die der Umweltentlastung zugute kommt. Verstärkter Einsatz der Elektronik kommt aber auch der Sicherheit entgegen: Höhere Sicherheit bedeutet verminderten Verschleiß, verringertes Unfallrisiko, z. B. durch Entlastung des Fahrers dank automatisierter Abläufe, und damit Verlängerung der Gebrauchsdauer – d. h. Ressourcenschonung.

Ammoniak ist ein vielfältig eingesetzter Rohstoff in der Industrie. Demzufolge sind auch Abgase und Abwässer sehr oft mit Ammoniak belastet, die gereinigt werden müssen. Für die Reinigung können über zehn verschiedene Verfahren eingesetzt werden, woraus sich verschiedene Möglichkeiten für Kombinationen ergeben (Abb). Die Firma DGE GmbH verfügt über das technische Know-how das für jeden Einsatzfall optimale Reinigungsverfahren zu ermitteln und zu realisieren. Das zu ermittelnde optimale Reinigungsverfahren wird vor allem durch folgende Parameter bestimmt:

– Möglichkeit einer stoffliche Verwertung im eigenen Betrieb;

– Möglichkeit der Realisierung einer externe stoffliche Verwertung;

– Entsorgungskosten.

Bericht über eine Sonderausstellung im Deutschen Technikmuseum Berlin von Dipl.-Ing. P. Winkel, Berlin

Keine Elektronik ohne Oberflächentechnik. Kein Umweltschutz ohne Elektronik. Der Beginn der elektronischen Entwicklung ist eng gekoppelt mit dem Namen Telefunken, einem Weltunternehmen, dessen hundertstem Geburtstag in diesem Jahr eine Sonderausstellung des Deutschen Technikmuseums Berlin (DTMB) gewidmet ist. Auch wenn die Galvanotechnik nicht unmittelbar herausgestellt ist, so dokumentieren die verschiedenen Exponate doch die Vielfalt der mit Hilfe der Oberflächentechnik entwickelten Produkte. Und so ist diese Ausstellung auch für unsere Branche ein Aushängeschild.

Reportage über die Gerätetechnik Brieselang GmbH von Dipl.-Ing. P. Winkel, Berlin

In einer Ära, in der mehr und mehr altvertraute Firmennamen verschwinden oder von großen Konzernen geschluckt werden, tut es gut, von couragierten Unternehmern zu hören, die Neues aufbauen und den Markt beleben. Es scheint, dass in Deutschland ein Ausverkauf des Mittelstandes stattfindet und das Ausland die Regie übernimmt. Namen wie LPW oder Blasberg gehören der Vergangenheit an, aus dem galvanotechnischen Bereich von Schering ist Atotech geworden. Von Firmen wie Goema erinnert nur noch der Name an den beispielhaft engagierten Firmengründer. Es ließen sich weitere Beispiele aufführen.

Die Investitionskosten spielen bei der Beschaffung von Anlagen eine erhebliche Rolle. Dabei erfolgt die Investitionsentscheidung sehr oft in Unkenntnis der genauen Behandlungskosten. Zum einen liegt dies daran, dass diese nicht beachtet werden, zum anderen daran, dass keine belastbaren Zahlen vorliegen. Oft werden die Kunden auch falsch informiert. So wurde z.B.: bei der Auslegung eines Verdampfers die Energiekostenberechnung auf der Basis von reinem Wasser vorgenommen. Doch beim Verdampfen von Wasser aus stark satzhaltigen Lösungen nimmt der Energieverbrauch stark zu (Ebulioskopischer Effekt), weiterhin ist der erreichte Aufkonzentrierungsgrad oft viel kleiner als vorher angenommen. Dazu kommt, dass die Dichte beim Aufkonzentrieren stark zu nimmt. Bei der Entsorgung wird jedoch nach Gewicht abgerechnet, daher kosten 1 m3 mit einer Dichte von 1,3 to/m3 30 % mehr als angenommen. Hier liegen Fälle vor, bei denen am Ende die tatsächlichen Entsorgungskosten das doppelte dessen erreichten, was vorher angenommen wurde.

Lange Zeit stand das Siegel Made in Germany für handwerkliche Qualität. Doch im Rahmen der Globalisierung ist der Inhalt dieser Kennzeichnung längst ausgehöhlt. Zahlreiche Zubehörteile, insbesondere auch im elektronischen Bereich, werden in Fernost gefertigt und weltweit nur noch montiert. Aber auch die hohen Lohn-, insbesondere Lohnnebenkosten haben dazu geführt, dass Deutschland auch für andere Bereiche mehr und mehr zur Montagestätte wird, während die verschiedenen Bauteile und Baugruppen im Ausland gefertigt werden. Das ist auch der Grund, warum hohe Exportraten noch keineswegs etwas über Arbeitsplätze im Inland aussagen.

Die Entwicklung vieler bedeutender Industrieprodukte nahm ihren Anfang in einer verheißungsvollen Idee und sich daran anschließenden jahrelangen Vorversuchen. Man denke nur an die zahllosen Versuche, die nötig waren, bevor Thomas Edison auf Wolfram für den Faden der Glühbirne gestoßen war. Im Nachhinein wird auch oft vergessen, mit wie vielen Fehlversuchen und Misserfolgen die Entwicklung einer neuen Technologie einhergeht. Wer weiß denn heute noch, dass sich der Otto-Motor gegen die mit hohem Aufwand vorangetriebenen Entwicklungen des Elektro- und des Dampfwagens durchgesetzt hat?

Wenn dieses Heft die Leser erreicht, befinden wir uns mitten in den Hundstagen, einer – für gewöhnlich – Schönwetterperiode, die nach dem Hundsstern Sirius benannt ist, der Anfang August mit der Sonne auf- und untergeht. Wollen wir hoffen, dass das mit dem schönen Wetter dann zutrifft, denn laut einer Bauernregel gilt: Was die Hundstage gießen, muss die Traube büssen. Ich wünsche Ihnen, dass Sie um diese Zeit erholsame Ferien genießen. Und wenn Sie unter der Hitze leiden: der japanische Ministerpräsident Koizumi rät seinen Landsleuten per e-mail: Mit großer Sommerhitze wird man am besten fertig, wenn man lange genug schläft und sich gesund ernährt. Wer sich für die Anwendung der Mikrosystemtechnik in der Biomedizinischen Technik interessiert, kann sich vom 22. bis 24. September an der Technischen Universität Ilmenau im Thüringer Wald bei der 38. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Biomedizinische Technik informieren. Die Mikrosystemtechnik hat seit Jahren einen bedeutenden Anteil an den Innovationen in der Medizintechnik. Hierbei spielt der Bedarf an miniaturisierten, intra- und extrakorporalen Sensor- und Aktorsystemen eine entscheidende Rolle.

Vier Fraunhofer-Institute eröffneten am 3. Juni 2004 in der Dresdner Winterbergstraße ihre Erweiterungsbauten. Es sind dies die Fraunhofer-Institute für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, keramische Technologien und Sinterwerkstoffe IKTS, Werkstoff- und Strahltechnik IWS und Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM Bremen (Außenstelle Dresden). Die Einweihung dieser zweiten Ausbaustufe des Institutszentrums fand im Rahmen eines Festaktes statt, an dem auch die Bundesministerin für Bildung und Forschung, Edelgard Bulmahn, und der Ministerpräsident des Freistaates Sachsen, Professor Dr. Georg Milbradt, teilnahmen. Insgesamt waren fast 200 Gäste aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik gekommen, um gemeinsam mit Mitarbeitern der Fraunhofer Gesellschaft diesen Tag würdig zu feiern. Eine Pressekonferenz vor der Veranstaltung bot auch Vertretern der Medien Gelegenheit, sich über das Institutszentrum und sein Umfeld ausführlich zu informieren.

Bericht zum 6. Tribologie-Workshop am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST, Braunschweig

Leistungssteigerungen von Zerspanungswerkzeugen, wie Erhöhungen von Schnittgeschwindigkeiten, Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe oder Trockenbearbeitungen, kann vor allem durch den Einsatz von Beschichtungen erreicht werden. Beim 6. Tribologie-Workshop des Fraunhofer- Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig im Oktober 2003 informierten und diskutierten 70 Teilnehmer neuste Entwicklungen und Trends zum Einsatz von Schichttechnik auf Zerspanungswerkzeugen.

Neue Werkstoffe sind der wichtigste Motor des technischen Fortschritts und damit der internationalen Konkurrenzfähigkeit der Industrie. Im Mittelpunkt des Interesses stehen neben Ersatzmöglichkeiten für schwindende Naturstoffe vor allem synthetische Stoffe mit besseren und vielfältigeren Eigenschaften. In jüngster Zeit hat sich hier ein neues Arbeitsgebiet aufgetan: die Nanotechnologie. Nanostrukturierter Diamant ist ein Produkt dieser Forschung. Bei nanostrukturierten Werkstoffen – nach der Dimension der Strukturierung in null-, ein-, zwei- bzw. dreidimensional (Cluster in einer Matrix, Filamente in einer Matrix, Sandwiches dünner Schichten oder nanometergroße Kristallite) klassifiziert, bestimmen innere Grenzflächen wesentliche Eigenschaften, wie z. B. die Härte. Härte ist für den Ingenieur eine der wichtigsten mechanischen Werkstoffeigenschaften. Ein Problem ist dabei, dass harte Werkstoffe meistens spröde sind. Der ideale Werkstoff – z.B. für Werkzeuge – muss aber nicht nur hart, sondern auch zäh sein – genau das kann man nun mittels Nanostrukturierung erreichen; so konnte der Physiknobelpreis- träger von 1991, Pierre-Gilles de Gennes, zeigen, dass bei geeigneter Dimensionierung nanogeschichteter Strukturen aus zwei Materialien ein Supermodulus genannter Effekt auftreten kann [1]. Dieser zeigt sich in einem ausgeprägten Maximum der Härte und einer erhöhten Bruchfestigkeit; insbesondere kann durch Kombination einer harten mit einer weichen Schicht ein in der harten Schicht entstehender Riss in der weichen Schicht aufgefangen werden.

Durch die EU Osterweiterung sind am 1. Mai 2004 zehn neue Länder zur Europäischen Union dazugekommen. Die Staatengemeinschaft, deren politische, soziale und wirtschaftliche Konsolidierung bis heute noch nicht abgeschlossen ist, ist damit um einige Probleme reicher geworden. Das Ringen um eine gemeinsame europäische Verfassung ist eines davon, ein weiteres wird die zukünftige Verteilung der EU Mittel sein. Dabei wird sicher noch jede Menge Diskussionsbedarf bestehen, denn viele der Neuen erwarten (und benötigen) massive Unterstützung, allein um die Folgen der auch heute noch erkennbaren Ausblutung unter dem Regime der früheren UdSSR zu beseitigen. Deutschland, das seit vielen Jahren in der EU immer Zahler war und ist, hat zwar auch wirtschaftliche und soziale Probleme, wäre aber schon froh, wenn es in den zu verteilenden Topf in den nächsten Jahren vielleicht etwas weniger einzuzahlen bräuchte. Aber über solche Kleinigkeiten spricht man auf hoher politischer Ebene nicht! In Summe sind also noch eine Menge offener Fragen zu lösen, Vorurteile abzubauen und auch überhöhte Erwartungen wieder auf den Boden des Machbaren zu bringen.

Optimale Haftung von Geckos und Insekten beruht auf Formoptimierung und Größenreduzierung der Haftkontakte, berichten Stuttgarter Max-Planck-Forscher. Die Haftstrukturen an den Füßen von Geckos und vielen Insekten bestehen aus nur wenige hundert Nanometer feinen Härchen. Diese Nanostrukturen haben sich vermutlich im Laufe der Evolution entwickelt, um die Haftung der Insekten auf Substraten zu optimieren. Dies zeigen jüngste Forschungen am Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart: Danach hängt eine optimale Haftung davon ab, dass diese Härchen an ihren Kontaktflächen optimal geformt sind. Doch diese starke Formabhängigkeit kann durch eine Minimierung der Haftkontakte ausgeglichen werden. Denn unterhalb von 100 Nanometer haften die Kontakte optimal – unabhängig von Formveränderungen der Kontaktflächen. Eine optimale, fehlertolerante Haftung lässt sich also über eine Kombination aus Größen- reduzierung und Formoptimierung erzielen. Dabei gilt: Je kleiner die charakteristische Größe des einzelnen Haftkontakts, desto weniger wichtig ist seine Form. Das macht auch plausibel, warum Haarkontakte von biologischen Haftungssystemen nur zwischen einigen hundert Nanometern und wenigen Mikrometern groß sind. Diese Erkenntnisse sind wichtig für das Design von Haftsystemen in der Technik [1].

In den Stuttgarter Nachrichten war am Dienstag den 20. Juli 2004 folgender Artikel zu lesen: Millionenschaden bei Unfall in Metallfabrik – Bei einer Explosion in einer Metallfabrik in Erolzheim (Kreis Biberach) sind am Dienstag vier Menschen verletzt worden. Ein 30-Jähriger wurde mit Brandwunden im Gesicht und am Oberkörper per Hubschrauber zu einer Spezialklinik in München geflogen. Nach Polizeiangaben genügten in den anderen Fällen Behandlungen in nahen Kliniken. Außerdem waren drei Menschen zu versorgen, die sich an Splittern verletzten oder Kreislaufprobleme bekamen. Der Sachschaden beträgt mindestens eine Million Euro. Die Explosion bei einem Metallverarbeiter hatte sich gegen 9.00 Uhr aus unklarer Ursache ereignet. Ausgangspunkt war eine Anlage zur Pulverbeschichtung. Die Druckwelle zerstörte Glasfronten, Dächer und Einrichtungen; sie verschob sogar Fundamente und Mauern von Firmengebäuden. Auch Nachbarhäuser wurden beschädigt. Während der Explosion waren 15 Mitarbeiter in der Produktion beschäftigt. Rettungskräfte, Feuerwehr, Polizei und Notfallseelsorge eilten sofort zum Unglücksort. Die Ermittlungen der Kriminalpolizei zur Explosionsursache dauern voraussichtlich einige Tage.