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Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen finden verbreitet Einsatz als Implantatmaterial für minimalinvasive Eingriffe in der Medizintechnik. Um negative Auswirkungen von Nickel und dessen Korrosionsprodukten auf das menschliche Gewebe zu verringern, wird ein biokompatibles Schichtsystem für den Grundwerkstoff erforscht. Durch anodisch erzeugte Oxidschichten auf der Implantatoberfläche können die operative Handhabung erleichtert und die Körperverträglichkeit erhöht werden. Während des Anodisierens der im PVD-Verfahren abgeschiedenen Niobschichten werden die Dicke, die Farbe und die mechanischen Eigenschaften der Schicht gezielt über die Anodisierspannung beeinflusst. Drei ausgewählte Schichten verschiedener Dicken mit den Farben blau (25 V), gelb (57 V) und grün (95 V) werden hinsichtlich ihrer farblichen Eignung für die Implantatbeschichtung, ihrer Haftungseigenschaften auf dem Grundmaterial, ihrer medizinischen Charakteristik und ihrer Biokompatibilität charakterisiert. Dabei erweisen sich alle Schichten als geeignet für die Applikation auf der Nickel-Titan-Legierung. Die mechanischen und medizinischen Eigenschaften werden nur geringfügig durch die Variation der Schichtstärke beeinflusst. Durch ihre besonders geeignete Farbe sowie eine hervorragende Biokompatibilität hebt sich die blaue Oxidschicht (25 V) von den anderen Schichtsystemen ab.

Biologische Systeme zeichnen sich meist durch äußerst bewegliche und flexible Strukturen aus. Durch geschickte Verknüpfung unterschiedlichster biophysikalischer Eigenschaften können Lebewesen sehr bewegliche und biegsame, dabei aber doch sehr stabile Elemente erzeugen. Beispielsweise steuern Kaltblüter die Durchlässigkeit bzw. die Transporteigenschaften ihrer zellulären Membrane durch die Art der Zusammensetzung an gesättigten und ungesättigten Fettsäuren, bzw. durch die Länge der jeweiligen Fettsäuremolekülketten. Damit können sie unabhängig von der Umgebungstemperatur gleichbleibende Membraneigenschaften einstellen.

Der Förderverein Institut für Oberflächentechnik e. V. (IOT), Aachen, veranstaltete in Zusammenarbeit mit dem VDI Aachener Bezirksverein am 9. Dezember 2016 ein Kolloquium mit dem Schwerpunkt Oberflächentechnik (Werkstoffe, Prozesse und Anwendungen) und Fertigungstechnik.

Turbinenbau zwischen Big Data und Additive Manufacturing
Die ICTM Conference hat sich als Treffpunkt des internationalen Turbomaschinenbaus etabliert. Seit 2011 treffen sich auf der Aachener Konferenz alle zwei Jahre Turbinenhersteller sowie Konzerne und Mittelständler, die zusammen wesentliche Aspekte diverser Prozessketten abdecken. Bereits zum vierten Mal wurde die zweijährliche Veranstaltung vom „International Center for Turbomachinery Manufacturing ICTM“ in Aachen ausgerichtet, an dem die beiden Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT und Lasertechnik ILT beteiligt sind. Über 250 Spezialisten aus 19 Ländern diskutierten auf der diesjährigen Konferenz am 15. und 16. Februar 2017, wie sich Turbinen für Kraftwerke und Flugzeuge im digitalen Zeitalter effektiver entwickeln und produzieren lassen.

Indentationsversuche mit einer kugelförmigen Spitze mit 20 µm Radius wurden durchgeführt, um die Zähigkeit der Beschichtungen zu beurteilen. Die Kraft-Eindringtiefe-Kurven sind in Abbildung 5a zusammengefasst. Die darin auftretenden Unstetigkeiten (Pop-Ins) beschreiben die kritische Belastung für das Einsetzen von Versagen (Risse) [45, 46] (Abb. 5c, d). Für spitze Eindringkörper (z. B. Berkovich-, Vickers-Geometrie) kann daraus die freigesetzte Energie berechnet werden und damit die Bruchzähigkeit [36] bewertet werden.
Generell sinkt, wie aus Abbildung 5a ersichtlich ist, die Belastung für das Einsetzen des ersten Materialversagens zwischen 5 und 15 sccm C2H2-Fluss von 280 auf 220 mN ab. Dies lässt sich durch die Zunahme der Matrixphase um die Chromkarbid-Partikel erklären.

Johann Wolfgang von Goethe (1749– 1832) ist uns heute eher wegen seiner dichterischen Werke als seiner naturwissenschaftlichen Schriften bekannt. Er selbst aber hielt seine Farbenlehre (erschienen 1810) für sein (naturwissenschaftliches) Hauptwerk und verteidigte die darin vertretenen Thesen hartnäckig gegen zahlreiche Kritiker. Dadurch stellte Goethe sich gegen Isaac Newton (1643–1727), der nachgewiesen hatte, dass das weiße Licht sich aus Lichtern der unterschiedlichen Farben zusammensetzt. Goethe glaubte dagegen aus eigenen Beobachtungen („Der Mensch an sich selbst, insofern er sich seiner gesunden Sinne bedient, ist der größte und genaueste physikalische Apparat“) schließen zu können, „dass Licht eine unteilbare Einheit sei und die Farben aus dem Zusammenwirken von Hellem und Dunklem, Licht und Finsternis entstünden, und zwar durch die Vermittlung eines ‚trüben‘ Mediums“. Heute hat sich die Newton'sche These vom Wesen des Lichts durchgesetzt. Hätte Goethe recht behalten, würde es z. B. die Spektralanalyse nicht geben und auch nicht die moderne Lasertechnologie.

Im Rahmen der VGB-Konferenz, die am 5. und 6. April 2017 in Berlin stattfand, wurden die zugehörigen Herausforderungen aufgezeigt, die im Bereich der Stadtwerke und industriellen Eigenerzeuger relevant sind. Themenschwerpunkte waren: BHKW-Technologien, Virtuelle Kraftwerke sowie Projekte und Betriebserfahrungen.

Chancen und Hindernisse auf dem Weg zur Energiewende – Teil 4

5 Biogas
Biogas, womit man gemeinhin das Faulgas aus Pflanzen und tierischen Fäkalien (heute meist ein Gemisch aus beidem) bezeichnet, besteht zu 40 bis 75 Prozent aus Methan (CH4). Fast der gesamte Rest ist CO2, also Ballast. Durch eine aufwändige Aufbereitung lässt es sich dem Erdgas so ähnlich machen, dass es mit diesem „austauschkompatibel“ ist („Bio-Erdgas“) und zum Beispiel in das örtliche Gasnetz eingespeist werden kann. In der Regel aber dient es zur Stromerzeugung mittels Gasmotoren, während man Erdgas zum stark überwiegenden Teil „verheizt“. Ebenso gut ließe sich umgekehrt verfahren, was zum Teil – insbesondere in großen Gebäuden durch Anwendung der Kraft-Wärme-Kopplung – auch geschieht. Als einzige regenerative Energie außer der Stauwasserkraft verfügt das Biogas über den Vorteil der Speicherbarkeit – allerdings eben doch wieder als Brennstoff und nicht als elektrische Energie. Das leistet, wie gesagt, jeder gasförmige Brennstoff – und auch das wieder nur in Grenzen (s. Abschnitt 4, S. 342). Bei flüssigen und festen Stoffen geht das besser.

Wer über die Modernisierung seiner Heizungsanlage nachdenkt, sollte auch den Einsatz eines Blockheizkraftwerkes in Betracht ziehen. Blockheizkraftwerke erlauben eine Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), mit der gleichzeitig Strom und Wärme erzeugt wird. Sie werden mit fossilen Brennstoffen oder mit erneuerbaren Treibstoffen, wie Biogas oder Biodiesel betrieben. Dabei ist ein Wirkungsgrad von etwa 90 Prozent möglich. Mit ihrer flexiblen Fahrweise kann die KWK-Technologie für Versorgungssicherheit sorgen. Wird zusätzlich die Brennwerttechnik eingesetzt, kann aus den Abgasen noch Wärme zurückgewonnen werden.

Als das Wort „Postmoderne“ aufkam, meinte ein Witzbold, eine moderne Post sei ihm lieber. Mit den postfaktischen Zeiten, die derzeit beklagt werden, kann man solch ein Wortspiel nicht ver-anstalten, doch bevor man sich von dem Geschwätz eines ahnungslosen Präsidenten abwendet, der die NATO erst als überholt bezeichnet und dann zugibt, gar nicht gewusst zu haben, wozu sie da ist, empfehle ich einen Blick auf die Wissenschaft, die doch als Hüter der Wahrheit gilt.

Allseits bekannt ist die Tatsache, dass sich Verunreinigungen auf nachfolgende Beschichtungssysteme negativ auswirken bzw. zu Beschichtungsstörungen führen können. Störende Einflussfaktoren auf der Oberfläche des Grundwerkstoffes wie beispielsweise Rost und Zunder, bzw. Reste von Öl und Fett müssen folglich eliminiert werden. Dabei gilt es das Zusammenspiel von Chemie, Mechanik, Temperatur und Zeit (Sinner’scher Kreis) im Rahmen der industriellen Teilereinigung zu verstehen und zu quantifizieren. Um diese Verknüpfungen besser beurteilen zu können wurde an der TÜV Rheinland Fachschule für Galvanotechnik in Nürnberg im Schuljahr 2014/2015 eine „Entfettungsstudie“ ins Leben gerufen, welche durch die Schüler im Rahmen ihrer Ausbildung umgesetzt wurde und wird.

Galvanisiergerechter Stahl für die Hartverchromung

Frage: Als Betrieb für die Hartverchromung verchromen wir für unsere Kunden Stempel zum Tiefziehen, Formen zum Kunststoffspritzen, funktionelle Teile zum Einsatz in Textilmaschinen und ähnliche Werkzeuge. Die Teile bestehen aus unterschiedlichen Stählen, wurden wohl auch unterschiedlich wärmebehandelt und haben unterschiedliche Oberflächengeometrien.
Obwohl wir durch Vorversuche für jede Art von Teilen individuelle Verfahrens- und Gestelltechniken ausar-beiten und diese präzise einhalten, lässt sich Ausschuss nicht ganz vermeiden. Eines der Hauptprobleme ist ungenügende Haftung der Chromschichten, zum Teil auf der ganzen Oberfläche, zum Teil aber nur auf bestimmten Stellen. Durch Abziehen der alten Schicht und erneutes Verchromen lassen sich diese Fehler nicht immer beheben. Dies ergibt dann eine unangenehme Situation, besonders wenn es sich um komplizierte und teure Werkzeuge handelt. Können Sie uns ein besseres Vorgehen empfehlen?

Leichtbau ist nicht unbedingt leicht zu beschichten

Das Thema Leichtbau gewinnt in Bezug auf galvanische Beschichtungen in letzter Zeit rasant an Bedeutung. Aus gutem Grund hat etwa Prof. Wolfgang Paatsch den Leitartikel der Aprilausgabe der „Galvanotechnik“ diesem Thema gewidmet. Auch die 39. Ulmer Gespräche befassten sich ausführlich mit diesem Thema. Da dieser Aspekt eingehend auf den Ulmer Gesprächen diskutiert wurde, möchte ich mich hier nicht der allgemeinen Betrachtung einer Nachhaltigkeit bzw. Sinnhaftigkeit eines Ersatzes traditioneller Werkstoffe widmen. Vielmehr möchte ich die Herausforderungen für die Branche kritisch betrachten.

Hupende Straßen
Die Unfallstatistik Indiens ist verheerend. Auf den sogenannten National Highways gab es im Jahr 2015 etwa 150 000 tödliche Unfälle. Obwohl die neu gebauten Straßen von der Qualität und von den Sicherheitswarnungen besser sind als früher, gibt es viele Gründe für die vermeidbaren Unfälle. Dazu gehören Alkohol, ein stetig zunehmender Anteil an Geisterfahrern, schlecht gewartete Wagen und schlechte Wetterbedingungen. Der indische Bundesgerichtshof hat vor kurzem Hotels, die alkoholische Getränke verkaufen und entlang der Highways innerhalb einer 500-Meter-Zone liegen, verbannt. Viele Pilgerorte in Indien sind auf Bergen und hier passieren immer wieder schwere Unfälle.
Eine Erdölraffinerie und eine Werbefirma haben sich zusammengetan, um ein System zu entwickeln, Unfälle an Haarnadelkurven zu verhindern. Sie haben vernetzte Geräte, genannt SmartLife Poles, entwickelt, die Funk-Technik, Radarsysteme und ein Anti-Kollosion- Warnsystem nutzen, um Fahrer rechtzeitig durch Hupen zu warnen. Die Geräte werden mit Hilfe von Photovoltaik-Modulen betrieben.

Die Kunststoffbranche steht vor tiefgreifenden Umwälzungen, gleichzeitig wird das Spritzgießen in bewährter Qualität weiterhin eine wichtige Rolle in der Industrie spielen. Das ist das Ergebnis der aktuellen Bestandsaufnahme, die mehr als 120 Experten in der Villinger Tonhalle während des Kunststofftages Baden-Württemberg vornahmen.

From Russia with Love?
Jeden Monat versuche ich, unseren Lesern aufregende oder wichtige Entwicklungen aus aller Welt zu bieten. Warum aber gibt es so wenig neue Technologie-News aus Russland, einem Land, das sich selbst für eine globale Supermacht hält und sich gerne mit den USA vergleicht? Mit einem BIP (Bruttoinlandsprodukt) von 1,3 Milliarden US-Dollar ist seine Wirtschaft kleiner als die Italiens mit 1,8 Billionen US-Dollar, ganz zu schweigen von den USA mit 18 Billionen Dollar oder China mit 11 Billionen US-Dollar (alle ab 2015). Mit einer durchschnittlichen Lebenserwartung von 67,7 Jahren liegt es auf Platz 171 der Weltrangliste, weit hinter Deutschland (81 Jahre) und tatsächlich auch hinter Indien, Ägypten und vielen Ländern der „Dritten Welt“. Mit einem durchschnittlichen Pro-Kopf-Einkommen von 9000 US-Dollar sind seine Menschen ärmer als die meisten Europäer. Aber auf bestimmten Gebieten gehört die russische Technologie zur besten der Welt.

Wer mit chemischen Stoffen am EU-Markt agiert, egal ob als Hersteller, Importeur, Händler oder nachgeschalteter Anwender, wie z.B. Formulierer, Lohnproduzenten und Galvaniken, kommt an REACh nicht vorbei. Dies schließt selbstverständlich die Oberflächentechnik bzw. Galvanikbranche ein. Lediglich die Art und der Umfang der Verpflichtungen und Anforderungen an die einzelnen verschiedenen Akteure gestalten sich unterschiedlich.