Artikelarchiv

Durch Stoffverlustminimierung ist es möglich, in der chemischen und elektrochemischen Oberflächenveredlung den Schritt vom reparierenden zum präventiven Umweltschutz zu vollziehen. Mit dieser Erkenntnis wurden im Zeitraum 1991 bis 2003 drei durch das BMFT/BMBF geförderte Forschungsverbundvorhaben mit insgesamt über 50 Teilprojekten erfolgreich abgeschlossen. In diesen Projekten ging es in erster Linie darum, modellhaft und unter Praxisbedingungen nachzuweisen, dass sich Stoffverlustminimierung mit wirtschaftlichem Nutzen verbinden lässt und dies nicht nur bei Verfahrensneuentwicklungen, sondern auch bei vorhandenen Technologien und Anlagen.

Erstens: Die altehrwürdige Stadt ist Haupstadt der norditalienischen Provinz Bologna. Die historische Altstadt mit ihren kilometerlangen Arkaden und verwinkelten Gassen ist sorgfältig restauriert. 2000 wurde Bologna Europäische Kulturhauptstadt. Hier steht die älteste Universität Europas, 1088 gegründet. Durch die zahlreichen Sehenswürdigkeiten ist die Stadt ein Touristenmagnet, aber zugleich auch ein gewaltiger Industriestandort. Das prominenteste Unternehmen ist der zum VW-Konzern gehörende italienische Motorradproduzent Ducati....

Mikroverfahrenstechnische Apparate weisen ein hohes Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis auf. Erreicht wird dies gemeinhin durch die Mikrostrukturierung dünner Bleche, welche anschließend gestapelt und zu einem Bauteil verbunden werden. Bewährt hat sich dafür das Diffusionsschweißen, da es vollflächige Verbindungen ermöglicht. Aufgrund der kleinen Querschnitte der Mikrokanäle sind die auftretenden Kräfte selbst bei hohem Druck gering, so dass mit diesen Apparaten Prozessdrücke von mehreren hundert Bar problemlos beherrschbar sind. Bedingt durch das miniaturisierte Konzept, bewegen sich Gefüge- und mechanische Mikrostrukturen auf der gleichen Größenskala, weshalb der Korrosionsbeständigkeit für die Lebensdauererwartung der Apparate in Gegenwart korrosiver Medien große Bedeutung zukommt. Aufgrund von Dauer und Höhe der Temperaturbelastung beim Diffusionsschweißen sowie der systembedingt sehr langsamen Abkühlung treten weitreichende Veränderungen der Werkstoffe im Vergleich zum Lieferzustand auf. Mikroverfahrenstechnische Probebauteile wurden in einem Durchflussteststand Korrosionstests in konzentrierter Schwefelsäure bei 100 °C für 1 000 h unterzogen. Dabei wurde der Korrosionsangriff diffusions- und lasergeschweißter Bauteile verglichen. Als Schlussfolgerung wurden Konzepte zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit abgeleitet.

Micro process devices exhibit a high surface-to-volume ratio. Usually, micro process devices are stacked from microstructured thin metal sheets. Subsequently joining is accomplished e. g. by diffusion welding, leading to a full-cross-sectional merging. Due to the small cross section of the micro channels inside the apparatuses, process pressures of several hundreds of bar can be applied without failure. Since the microstructure of the material is at the same scale like the microchannels inside, corrosion resistance is evident important for the life time of the devices, especially, if corrosive media are present. Unfortunately, the exposure to high temperature for a long time during diffusion welding as well as the slow cooling down under vacuum lead to modification of the used material related to the as-delivered state. Diffusion as well as laser welded specimens was investigated regarding corrosion using a flow-cell with concentrated sulphuric acid at 100 °C for 1 000 h. As a consequence, concepts to improve corrosion resistance of micro process devices were deduced.

Was wünscht man sich als Wissenschaftler für die eigenen beruflichen Aktivitäten im neuen Jahr, wenn man schon viele Jahre in einer großen Forschungseinrichtung tätig ist und da schon so einiges mitgemacht hat? Zunächst einmal, dass die laufenden Arbeiten gut fortgeführt und möglichst termingerecht zu Ende gebracht werden können. Darüber hinaus sollte es im neuen Jahr wieder genug zündende Ideen, einige Herausforderungen und daraus resultierende neue Aufträge für wissenschaftlich interessante Projekte auf nationaler oder internationaler Ebene geben. Allerdings beißt sich die Katze hier in den Schwanz. Denn die Zeit, die benötigt wird, um die neuen Projekte zu erarbeiten, fehlt dann wieder bei den laufenden Arbeiten. Ein Manko ist hier die oftmals begrenzte Anzahl an Mitarbeitern für die einzelnen Arbeiten, so dass oft mehrere Projekte parallel bearbeitet werden müssen....