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Prof. Dr. Gregor Mori ist Universitätsprofessor an der Montanuniversität im österreichischen Leoben, wo der gebürtige Leobener auch Metallurgie studiert hat. Am Lehrstuhl für allgemeine und ana­lytische Chemie verantwortet er die Korrosionsgruppe. Bei der 3-Länder-Korrosionstagung in Frankfurt/Main hielt er den Eröffnungsvortrag.

Sie sagen, Wasserstoffversprödung sei das wichtigste Thema der Korrosionsforschung. Warum ist das so?

Wir stehen an einer großen Zeitenwende – der Energiewende. Ich arbeite viel mit Industrieunternehmen der Branchen Stahl, Öl und Gas, Gasspeicherung und Energieversorgung zusammen. Überall wird versucht, die Infrastuktur von kohlenstoffbasierten auf wasserstoffbasierte Energieträger umzustellen. Der Grund ist einfach: Die Welt muss versuchen zu verhindern, dass es uns allen zu warm wird.

• DGO Bezirksgruppe Thüringen – Effiziente Trocknungsmethoden
• SVC-Mentor Award – Fraunhofer IST-Forscher ausgezeichnet
• Junge Unternehmer – „Wir müssen weiter attraktiver werden“
• WGP – Ingenieurwissenschaftler läuten die Alarmglocken

• Speziell beschichtetes Titan verringert Blutgerinnselgefahr auf Prothesen

Lassen sich auch anspruchsvolle Metallbauteile in Serie produktiv und reproduzierbar 3D-drucken? Aachener Forscher bejahen diese Frage: Sie transferierten am Fraunhofer ILT das zweidimensionale EHLA-Verfahren auf eine modifizierte 5-Achs CNC-Anlage für die additive Fertigung von komplexen Bauteilen. Mit Erweiterung des EHLA-Verfahrens auf die dritte Dimension lassen sich unter anderem schwer schweißbare Werkstoffe wie Werkzeugstähle, Titan, Aluminium und Nickelbasislegierungen 3D-drucken. Jahrzehntelang dominierten zwei Laserverfahren beim Drucken und Beschichten von Metallbauteilen. Die dominierende Technologie beim direkten industriellen, metallischen 3D-Druck ist das vor 26 Jahren patentierte laserbasierte Pulverbettverfahren (Laser Powder Bed Fusion LPBF) des Fraunhofer Instituts für Lasertechnik (ILT).

Im letzten Jahr sind auf dem 3D-Drucker-Markt für den Heimgebrauch verschiedene Modelle erschienen, die signifikant schneller sind als ihre Vorgänger. 3D-Druck funktioniert mit unterschiedlichen Methoden. Im Privatbereich am häufigsten ist die fused filament fabrication also die Schmelzfilamentfertigung. Wie bei einer Heißklebepistole wird aus einer Düse ein Filament aufgeschmolzen und dann mikrometergenau auf der Druckfläche abgeschieden. So entsteht Schicht für Schicht das 3D-Werkstück. Weitere Verfahren sind das Laserschmelzen von Pulvern und die Schicht-für-Schicht UV-Lichtaushärtung eines fotohärtenden ­Harzes. Da die Schmelzfilamentfertigung mit die preiswerteste und sauberste Methode des 3D-Drucks ist, hat sich das Verfahren am schnellsten im Heimbereich verbreitet.

• Photovoltaik: Energieversorgung mit Durchblick
• Der Förderkompass 2023 ist da
• EU-Erneuerbaren-Richtlinie ist auf dem Weg
• Abwärme ist nicht immer erneuerbare Energie
• Batteriespeicher fürs Gewerbe
• Neue Materialien für extreme Bedingungen

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat mit weiteren Projektpartnern ein technisches Anlagenkonzept und ein Design für eine – für den Einsatz auf dem Meer optimierte – Wasserstoff-Erzeugungsanlage entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wasserstofferzeugung direkt auf dem Meer mit einem PEM-Elektrolyseur technisch und ökonomisch machbar ist. Die Arbeiten erfolgten im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten zweijährigen Projekts „OffsH2ore“.

Kupfer ist gefragter denn je. In vielen Bereichen, wie Elektrotechnik, Bauwesen, Automobilindustrie etc. wird Kupfer gebraucht. Seine sehr gute Wärme- und elektrische Leitfähigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit machen viele Anwendungen möglich, weshalb es auch als wichtiges Technologie- und Funktionsmetall bezeichnet wird. Kupferwerkstoffe und -legierungen lassen sich gut verarbeiten und formen, sind also beispielsweise für Armaturen oder Ventile besonders geeignet. Kupferkabel ermöglichen eine stabile Stromversorgung – auch könnte ohne Kupfer kein Elektroauto fahren. In jeder Windkraftanlage sind etwa 5 Tonnen Kupfer für Generator, Transformator, Erdungsanlage und Starkstromkabel verbaut. Der Kupferverband e.V. gibt an, dass moderne Windkraftanlagen inklusive Infrastruktur auf stolze 30 Tonnen Kupfer kommen. Aber auch für die Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht wird Kupfer gebraucht, sogar die Photovoltaikmodule selbst werden demnächst Kupfer brauchen, weil teures Silber durch Kupfer eliminiert werden soll.

• Vorerst keine Gefahr für die Ozonschicht
• Wasserrückgewinnung durch Umkehrosmose

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.

Vor wenigen Wochen hat der Europäische Gerichtshof die Autorisierung des CTACKonsortiums annulliert. Hinzu kommt, dass bei ECHA bzw. EU-Kommission noch Hunderte von Einzelautorisierungen zu entscheiden sind und auch noch die Anträge des Hapoc-Konsortiums. Die Gründe für die Restriktionen im Umgang mit Chrom(VI) lagen seinerzeit im Umwelt und Arbeitsschutz. Der Prozess sei, vor allem wegen der notwendigen Chromsäure, zu gefährlich. Expertisen, die bewiesen, dass der Prozess von europäischen Unternehmen sicher steuerbar ist, wurden von Politik und Behörden vom Tisch gefegt. Pikanterweise aber sind Hartchromprodukte aus dem nichteuropäischen Ausland weiterhin zugelassen. Dieser Vorgang zeigt eine in der westlichen Wirtschaftsgeschichte nie dagewesene Instinktlosigkeit der Autoritäten. Und er ist kein Einzelfall. Auch die Endverbraucher werden nicht verschont. In Deutschland verkündete der Grüne Wirtschaftsminister Robert Habeck vor einiger Zeit das Ende traditioneller Heiztechnologien.

• Metallurgische Forschung zu kritischen Rohstoffen
• Die Oberfläche im Fokus / The Surface in focus

Die Expertise des fem umfasst Werkstoffentwicklung, Elektrochemie und galvanische Oberflächenveredlung, Leichtmetalloberflächentechnik, Lackbeschichtungen sowie plasmagestützte Beschichtungsverfahren bis hin zur Material- und Oberflächenanalytik. Die Aktivitäten auf dem Gebiet der Plasma-Oberflächentechnik sind in der Abteilung Plasma-Oberflächentechnik – Materialphysik (POT-MPh) angesiedelt. Auf dieses Forschungsspektrum wird in diesem Beitrag eingegangen. Das fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie feierte im September 2022 sein 100jähriges Jubiläum. Es ist seit 1922 das weltweit einzige unabhängige Institut für Edelmetallforschung. Dieser wichtige Forschungsbereich macht mittlerweile jedoch nur noch einen kleineren Teil der Forschungsaktivitäten des fem aus. Die Forschungsziele liegen inzwischen allgemein auf den Gebieten der Materialwissenschaft und Oberflächentechnik. Hier werden zukunftsweisende Lösungen für die Industrie und insbesondere für KMU erarbeitet.

Das weltweite Wirtschaftsmodell war viele Jahre lang praktisch linear ausgerichtet. Energie und Rohstoffe schienen im Überfluss vorhanden zu sein, fossile Energieträger wurden gedankenlos verbrannt, andere Rohstoffe für die Erzeugung von Produkten verwendet, die am Ende ihrer Lebensdauer im Müll landeten. Die „Wegwerfwirtschaft“ prägte jahrzehntelang den Umgang mit den begrenzten Ressourcen unseres Planeten. Erst gegen Ende des letzten Jahrhunderts machte sich zögernd der unbequeme Gedanke breit, dass wir verheizen, was in einem viele Jahrmillionen währendem Prozess entstanden war oder dass auf unserem Planeten nur begrenzte Ressourcen der für die Industrie notwendigen Rohstoffe vorhanden sind. Wiederverwendung, Recycling oder auch die Substitution begrenzter Materialien durch breiter verfügbare gewannen zunehmend an Bedeutung. Die Stunde der „Kreislaufwirtschaft“ hatte geschlagen.

Grundierungskorrosion beginnt dann, wenn die Beschichtung versagt und die Ursache verborgen und bei einer Sichtprüfung meist nicht erkennbar ist. Bei mechanischer oder thermischer Beanspruchung breiten sich Mikrodefekte langsam durch die Beschichtung aus und erreichen schließlich das Substrat, setzen es der Umwelt aus und führen zu beschleunigter Korrosion und Abblättern oder Ablösen der Beschichtung. Zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Wirbelstrommessung, Radiographie, Nahfeld- Mikrowellenmessung und Thermografie werden eingesetzt, um Grundierungskorrosion zu detektieren und zu quantifizieren. Bei der Thermografie ist die Inspektion auf hochqualifiziertes Personal angewiesen, das die Bilder auf Defekte analysiert und im Falle von Korrosion deren Wachstum beurteilt.

Going Green: Deutschland wird immer „grüner“ – baut Windkraftanlagen und Solarenergieanlagen. Die deutsche Industrie wird sich verändern und statt Pkw mit Brennstoffmotoren Elektromobile bauen, wie sie bereits begonnen hat. Der Übergang zur CO₂-Neutralität wird nicht schmerzfrei sein, aber wir können für unsere Kinder und Enkelkinder optimistisch sein. Es ist zu hoffen, dass dies auch für andere europäische Länder und auch für Nordamerika gelten wird. Aber wie sieht die Zukunft für Länder im Nahen Osten wie z. B. Saudi-Arabien aus, das ca. 95 % seines Einkommens aus fossilen Brennstoffen bezieht? Oder Indonesien, dem weltweit größten Exporteur von Kohle? Die Vorhersage ist, dass diese Länder einen doppelten Schlag erleiden werden.

Dr. Patrik Schmutz ist Präsident der Schweizerischen Gesellschaft für Oberflächentechnik (SGO-SST) und Gruppenleiter für elektrochemische Prozesse auf metallischen Oberflächen bei der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa). Zudem doziert er an der ETH Zürich über Oberflächentechnik, Grenzflächen und industrielle Anwendungen. Wir trafen Schmutz bei der Technischen Fachtagung der SGO in Biel Anfang Mai.

Sie leiten die SGO als Präsident. Wie wichtig ist Ressourcenschonung in der schweizerischen Galvanikbranche?

Das Thema ist Schwerpunkt der diesjährigen Tagung, weil das Bewusstsein in vielen Branchen in der Schweiz noch weit weg ist von einer idealen Situation. Mit der Ressourcenknappheit, der Energiediskussion und dem Krieg ist vielen erst bewusst geworden, dass aktiv an den Prozessen gearbeitet werden muss. In der Schweiz haben wir sehr viele kleine Firmen – bis dort Ressourcenschonung in die Tat umgesetzt wird, braucht es zuerst ein besseres Bewusstsein und eine Expertendiskussion. ...

Als sich anfangs der 1990er Jahre die CD endgültig im Markt etabliert hatte, sagte man Tonträger aus Vinyl tot. In der Tat brachen damals die Verkäufe der schwarzen Scheiben innerhalb weniger Jahre auf unter ein Prozent des Gesamtmarktes
zusammen. Ein paar Aufrechte allerdings hielten analogen Singles und LPs die Stange. Einer von ihnen ist Björn Bieber, der sich auf die Galvanoformung von Pressmatrizen spezialisiert hat – und als Ein-Mann-Unternehmen Aufträge aus der ganzen Welt bearbeitet. Vinylplatten sind wie Oldtimerautos: Sie sind anfällig, unpraktisch, haben Macken und darüber hinaus sind sie noch schwierig herzustellen. Aber Liebhaber schwören auf den warmen Klang, das dezente Knistern im Klangteppich und das sinnliche Gefühl, wenn man die schwarz-glänzenden Scheiben aus ihrer Hülle schält.

„Diese Jugend von heute!“ klingt mir noch in den Ohren nach. Und ein ziemlich entnervtes „Aus Dir wird ja nie was!“. Diese Aussagen meines Großvaters haben sich in mein Gehirn eingebrannt. Diese sehr demotivierenden Sätze wurden mir bereits im vorigen Jahrtausend an den Kopf geschleudert. Kommen sie Ihnen bekannt vor? Er hält sich hartnäckig. Der Ausruf der älteren Semester: „Diese Jugend von heute!“ Aber waren wir wirklich so anders in unserer Jugend – vor allem „besser“? Besser erzogen? Gehorsamer? Gesitteter? Es gibt einige Unterschiede zu vorangehenden Generationen. Wenn heute Unternehmen Auszubildende und junge Fachkräfte einstellen, dann gehören diese der Generation Z an. Was bedeutet es jetzt, jemanden als Teil dieser „Genera­tion Z“ einzustellen?

Whisker nach der Verzinnung: Seit einigen Jahren werden an einer unserer Gestellanlagen vorwiegend Buntmetalle direkt verzinnt. Abgesehen von der Schichtdicke und der Haftfestigkeit bestand bisher lediglich die Anforderung, dass die Teile schön glänzen sollen. In letzter Zeit mehren sich die Reklamationen. Aus der Oberfläche wachsen Haare, laut Literatur sind das typische Whisker. Eines der Probleme, vor denen wir stehen, ist das Alter der reklamierten Teile. Sie reichen bis zu zwei Jahre zurück, weshalb wir uns damit schwertun, sie aus Kulanz neu zu galvanisieren. Ein weiteres Problem stellt eine dauerhafte technische Lösung dar. Uns wurde angeraten, auf organische Zusätze zu verzichten, was jedoch die Optik massiv beeinflusst. Ein anderer Ratschlag bestand darin, die Teile zu tempern, was das Aussehen ebenfalls negativ beeinträchtigt.
Unser Standpunkt ist, dass wir grundsätzlich nicht haften, wenn die Teile so alt sind. Außerdem würde jede Maßnahme die primäre Anforderung, nämlich die Optik, negativ beeinflussen. Würden Sie dem zustimmen?