Artikelarchiv

Prof. Dr. Holger Kaßner hat die Leitung des Forschungsinsituts Edelmetalle + Metallchemie (fem) im September von Dr. Andreas Zielonka übernommen.

Sie sind seit September Leiter des fem in Schwäbisch Gmünd. Was haben Sie sich vorgenommen?

Holger Kaßner: Zunächst einmal den Erfolg des Instituts fortzuschreiben, denn technologische Veränderun­gen müssen ja frühzeitig erkannt und Vorbereitungen getroffen werden. Ich will uns aber auch zukunftsfähiger machen und schauen, welche Felder noch in das Institut integriert werden können, z. B. KI und Simulation.

• DGO – Nachwuchsforum Fachvorträge, intensiver Austausch und neue Kontakte
• VOA – Geschäftsbericht 2022/2023 veröffentlicht
• ZVO – Nachwuchs-Unternehmer organisieren sich
• DGO Bezirksgruppe Thüringen – Verkeimung und Biofilme erkennen und beseitigen

• Laserstrukturierte Oberflächen für bessere Zellanhaftung
• Intelligente Materialien für die Aligner-Therapie
• Herzimplantat mit künstlichem Herzgewebe

Ingenieure des MIT und des Caltech in den USA haben einen verschluckbaren Sensor vorgestellt, dessen Position auf dem Weg durch den Verdauungstrakt überwacht werden kann. Ärzten könnten damit gastrointestinale Motilitätsstörungen wie Verstopfung, gastroösophageale Refluxkrankheit und Gastroparese leichter diagnostizieren. Der winzige Sensor funktioniert, indem er ein Magnetfeld erfasst, das von einer elektromagnetischen Spule außerhalb des Körpers erzeugt wird. Die Stärke des Feldes variiert mit dem Abstand zur Spule, so dass die Position des Sensors anhand der Messung des Magnetfeldes berechnet werden kann.

Kapselendoskope sind Videokameras in Form einer großen Tablette. Man kann ein Kapselendoskop verschlucken und dann liefert es Bilder aus dem Verdauungstrakt. Der große Vorteil gegenüber der traditionellen Endoskopie oder der Koloskopie ist die Möglichkeit, auch den Dünndarm zu untersuchen: Mit den anderen genannten Techniken kann dieser Bereich nämlich nicht erreicht werden. Kapselendoskope kommen zum Einsatz, um die Ursache von Blutungen, das Vorhandensein von Polypen oder von Geschwüren und Tumoren im Dünndarm nachzuweisen. Kapselendoskope sind die am weitesten verbreiteten verschluckbaren elektronischen Sensoren

• Lithiumgewinnung am Oberrhein
• Wärmetauscher für Brennstoffzellen
• Lithium aus europäischen Quellen

Drei Institute forschen an Perowskit-basierter Optoelektronik, wie z. B. Solarzellen, Fotodetektoren und Leuchtdioden (LEDs). Im sogenannten AMYS-Projekt haben sich Labors der EPFL, der ETH Zürich und der Empa zusammengeschlossen, um neue chemische Zusammensetzungen und einfache, skalierbare sowie kostengünstige Produktionsmethoden zu erforschen. Die Ausgangslage für die drei Schweizer Institute École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) und Eidgenössische Materialprüfanstalt (Empa) ist folgende: Um Sonnenlicht direkt in Strom umzuwandeln, gibt es verschiedene Lösungen. Die bekanntesten sind Silizium-Solarzellen, die auf Silizium-Einkristallen basieren. Solarzellen dieses Typs sind relativ dick und zerbrechlich.

Die Denkfabrik Agora Energiewende hat sich Gedanken über den Wind­energieausbau gemacht und eine Publikation mit dem Namen „Rückenwind für Klimaneutralität. 15 Maßnahmen für den beschleunigten Ausbau der Windenergie an Land“ herausgegeben, die am 29. März 2023 präsentiert wurde. Die heimische Stromerzeugung aus Wind und Sonne ist der Kern der Transformation aller Sektoren zur Klimaneutralität. Zwischen realem Ausbau und Zubauzielen bei der Wind­energie an Land klafft trotz aller Anstrengungen des Jahres 2022 weiter eine große Lücke. Die bereits von der Bundesregierung und auf EU-Ebene ergriffenen Maßnahmen, um diese Lücke zu schließen, sind notwendig. Ausreichen werden sie nicht, so die Überzeugung der Vertreter der Denkfabrik und Lobbyorganisation Agora Energiewende.

Ohne Lithium ist die zunehmende Elektrifizierung derzeit undenkbar. Der Ausbau der erneuerbaren Energiequellen setzt Speicher voraus, um Strom bereitstellen zu können, wenn mal kein Wind weht und keine Sonne scheint. Viele Hauseigentümer ergänzen deswegen ihre Photovoltaik-Anlage mit einem Speicher, um den produzierten Strom dann selbst zu nutzen. Die Lithium-Ionen-Batterien haben aber schon lange davor Einzug in unseren Alltag gehalten. Seien es Notebooks, Smartphones, Elektrowerkzeuge und die vielen Geräte, die zwar Strom brauchen, aber nicht ständig mit einem Kabel am Netz hängen sollen. Auch wegen der zunehmenden Elektromobilität wird immer mehr Lithium gebraucht.

• Die Deutschen und die Kreislaufwirtschaft
• Keine Solaranlage ohne Zustimmung
• Umweltverträgliche Beschichtungsanlage
• Biodrohne misst pH-Wert

Mit dem vorgestellten Modell können Spülkaskaden berechnet werden, wobei Tauch- und Spritzspülen auch für nicht ideales Spülen darstellbar sind. Außerdem lassen sich mit dem flexibel einsetzbaren Modell Kreislaufspülen, Rückführspülen und Spritzkammerspülen berechnen. Einleitung: Vorgestellt wird ein Modell zur Berechnung der stationären Verhältnisse in Spülkaskaden. Damit können in der Spülpraxis wichtige Effekte wie unvollständige Vermischung und Spritzspülen berechnet werden. Durch Erweiterung des früher entwickelten Matrizenmodells lassen sich zusätzliche Varianten der Wassereinspeisung und des Spritzspülens darstellen. Weiterhin wird gezeigt, wie durch geeignete Parameterwahl Ionenaustausch-Kreislaufspülen, Rückführspülen sowie Spritzkammerspülen berechnet werden können. In abschließenden Beispielen wird die Flexibilität bei der Berechnung sehr unterschiedlicher Spülprozesse demonstriert.

Am Anfang steht die Vorbehandlung. Oft wird die mit mechanischen Mitteln, wie beispielsweise beim Schleifen und Polieren, durchgeführt. Später wird die Vorbehandlung mit nasschemischen Mitteln fortgesetzt: Entfettet, Oxidschichten entfernt, Aktiviert. Erst danach kommt es zum Hauptprozess, nämlich der Beschichtung des Trägermaterials mit Metall oder der Entschichtung, also dem Abtrag von Stoffen, von der Oberfläche des Basismaterials. Alle diese Prozessschritte, von der mechanischen Vorbehandlung abgesehen, geschehen in chemischen Lösungen. Und nach Ende eines jeden Prozessschrittes bleiben chemische Rückstände aus der zurück liegenden Behandlungsphase auf dem Werkstück „kleben“. Aber das darf nicht sein.

• „Geisterspiegel“ für Hochleistungslaser
• SALD mit hoher Nachfrage ins Jahr 2023 gestartet
• HZDR-Team erzeugt Einzelphotonen-Emitter genau dort, wo sie gebraucht werden
• Eine neue Gerätegeneration zur Gaspermeationsmessung

Auf der electronica in München vom 15.-18. November 2022 war auch die Fraunhofer-Gesellschaft mit einem Gemeinschaftsstand vertreten. In einem Presserundgang am 16. November wurden aktuelle Forschungsthemen sowie daraus resultierende Produkte vorgestellt. Bei vielen dieser Anwendungen kommen Verfahren der Dünnschicht- und Plasmatechnik zum Einsatz.
Energy-Harvesting: Minimale Vibrationen, Temperaturunterschiede oder Licht können genutzt werden, um Strom für kleine elektronische Systeme zu gewinnen. Das industrielle „Internet of Things“ besteht aus Millionen Sensoren, von denen jeder zwar nur kleine Energiemengen benötigt, die in der Summe aber sehr energieintensiv sind.

Der überwiegende Teil des Universums besteht aus Plasma und unsere Erde ist einer der wenigen Bereiche, in denen Leben, wie wir es kennen, möglich ist. Auch Sonnenstürme sind geladene Plasmawellen, die die Sonne in Zeiten hoher Aktivität ausstößt und die mehr oder weniger erdgerichtet sein können. Dort treffen sie auf das Erdmagnetfeld und „stauchen“ dieses zusammen. Der positive Effekt dabei ist die Entstehung von Polarlichtern, die Magnetfeldänderungen führen aber auch zur Induktion eines elektrischen Feldes im Erdboden, das Ströme in Hochspannungsleitungen auslösen und die Energieversorgung negativ beeinflussen kann. Forschende am Institut für Elektrische Anlagen und Netze der TU Graz untersuchen seit einigen Jahren die Auswirkungen von Sonnenstürmen auf elektrische Netze. Sie haben eine Software entwickelt, mit der eine Prognose möglich wird.

Wasserabweisende verzinkte Stahloberflächen: Verzinkte Stahloberflächen sind in der Industrie weit verbreitet, um die Korrosion von Stahlwerkzeugen zu verhindern. Diese Gegenstände sind mit einer Schutzschicht aus Zink überzogen, die durch Feuerverzinkung entsteht. Die Umwandlung der Oberfläche von verzinkten Stahlwerkzeugen in eine superhydrophobe Schicht könnte zu sehr nützlichen Funktionalitäten führen. Wissenschaftler der Universität Granada in Spanien haben eine neue Strategie untersucht, um dieses Ziel zu erreichen. Das Verfahren basierte auf Sandstrahlen und anschließendem Sintern von Zink-Nanopartikeln. Damit wurde die für die Superhydrophobie erforderliche hierarchische Struktur aus Zink-Hydrophobie ermöglicht. Die Proben erhielten eine doppelskalige Struktur, die zu einer Superhydrophobie führte, als sie später mit einer dünnen Fluorpolymerschicht überzogen wurden.

Die Trommeln des Krieges: Seien wir ehrlich – die Welt befindet sich nicht im Frieden. In vielen Ländern der Welt herrscht Krieg oder es wird mit militärischen Aktionen gedroht. Nach Angaben des SIPRI-
Instituts in Stockholm sind die weltweiten Militärausgaben im Jahr 2022 auf einen Rekordwert von 2240 Milliarden US-Dollar gestiegen. Hier in Europa steht der Krieg in der Ukraine vor der Tür, die Republik Moldau fühlt sich von Russland bedroht, ebenso wie Kasachstan. In Afrika herrscht Bürgerkrieg im Sudan, während sich Ägypten und Äthiopien zunehmend um die Aufteilung des Nilwassers streiten. Der Iran bedroht weiterhin Israel. China drohnt, in Taiwan einzumarschieren, während Nordkorea – ein armes Land – immer stärkere Raketen entwickelt – zu welchem Zweck? All dies führt uns zu zwei Fragen. Welche Auswirkungen wird dies auf unsere Wirtschaft haben? Und welche Auswirkungen könnte es auf unsere Branche haben?

Dr. Malte Zimmer ist Ressort­leiter für Umwelt und Chemikalienpolitik beim Zentralverband Oberflächen­technik (ZVO) in Hilden und seit Juni 2022 auch Präsident des europäischen Oberflächenverbands (European Committee for Surface Treatment, CETS). Der Dachverband nationaler europäischer Verbände und Vereinigungen ist nicht nur auf die EU beschränkt, sondern vertritt z. B. auch Nicht-EU-Mitglied Großbritannien. Zum EuGH-Urteil: https://bit.ly/3LPDVkS

Herr Dr. Zimmer, vor wenigen Wochen hat der Europäische Gerichtshof ein Urteil getroffen, das starken Einfluss auf die Branche haben dürfte. Was ist denn da genau passiert?

Es ist so: In 2020 sind die Autorisierungen von Chemikalien für das CTAC-Konsortium ausgesprochen worden, auf das sich rund 1500 europäische Galvaniken berufen würden. Diese Autorisierungen wurden jetzt annulliert. Damit haben diese Unternehmen künftig keine Autorisierung mehr für ihre Fertigung. Es wurden Anträge für die Autorisierung von fünf Chemikalienverwendungen (Uses) bewilligt, die jetzt definitiv annuliert wurden. Die Europäische Kommission hat jetzt für eine Neubewertung der Autorisierungen noch ein Jahr Zeit.

Thoma Metallveredelung aus Heimertingen hat das EHLAVerfahren eingeführt, um das Beschichtungsspektrum auf XXLBauteile zu erweitern. Der Hartverchromer schlägt damit einen alternativen Wachstumspfad ein. Eingespannt in die Anlage rotiert die Teststange aus S235-Stahl, während das Pulver für das Extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsschweißen (EHLA) in einem Nebenraum der Fertigungszelle vorbereitet wird. Kurz darauf dringt ein gleißender Lichtstrahl aus dem Laserkopf, schmilzt einen kleinen Bereich an die Substratoberfläche funkensprühend auf und spritzt anschließend eine Schicht geschmolzenen Metallpulvers auf die Fläche – je nach gewünschter Oberflächeneigenschaft mit Eisen, Nickel, Carbid oder einer Mischung daraus.

In der Galvanotechnik und anderen Verfahren wie dem Eloxieren und der Abwasserneutralisierung setzen sich zunehmend Badbewegungssysteme ohne Luft wie das SerDuctor-Düsensystem von Serfilco aus
Monschau durch. Vorteile sind eine höhere Schichtgleichmäßigkeit und ein geringeres Verbrennungsrisiko. Bei der Badbewegung mittels Düsensystemen gehört das Unternehmen Serfilco zu den Pionieren. Gründer und Senior-Chef Jack Berg befasste sich schon lange mit Alternativen zur Badbewegung mit Luft. Seine Versuche mit Venturi-Düsen waren erfolgreich. Schließlich wurden hausintern die noch heute verwendeten Serfilco-SerDuctordüsen mit spezifischer Strömungscharakteristik entwickelt.