Artikelarchiv

Fassadenverkleidungen aus Aluminium können durch Einlagerung von Titandioxid-Nanopartikeln photokatalytische Eigenschaften erhalten und so die Verschmutzung der Luft mit Stickoxiden (NOx) verringern. Vor diesem Hintergrund führte das DECHEMA-Forschungsinstitut in Kooperation mit dem Forschungsinstitut Edelmetalle+Metallchemie und der Leibniz Universität Hannover von 2019 bis 2021 ein Forschungsprojekt zur Entwicklung photokatalytisch aktiver Aluminiumoberflächen durch.

Wenn man sagen soll, wer Albert Einsteins großes Vorbild in der Geschichte der Physik gewesen sein kann, liegt man ziemlich richtig, wenn man den Schotten James Maxwell nennt, der es im 19. Jahrhundert fertiggebracht hat, Elektrizität und Magnetismus als Einheit zu verstehen, die man heute Elektromagnetismus nennt. Maxwell konnte dabei Licht als Bewegung einer elektromagnetischen Welle beschreiben, mit der es ein Problem gab, als Einstein mit dem Studium der Physik begann. Die Erklärung von Bewegungen gehörte eigentlich in das Gebiet der Mechanik, das Isaac Newton begründet hatte, nur passte seine Theorie nicht mit der von Maxwell zusammen. Das Licht, das der Schotte elektromagnetisch hervorgebracht hatte, bewegte sich mit einer konstanten Geschwindigkeit, die bei Newton nicht vorgesehen war.

Rochade an der Spitze der Fraunhofer-Gesellschaft
Die Fraunhofer-Gesellschaft bekommt mit Prof. Holger Hanselka ein neues Gesicht

WV Stahl bekommt Hauptgeschäftsführerin
Die Männerdomäne Stahl wird weiblicher: Kerstin Maria Rippel steht an der Spitze von der WV Stahl

Europäischer Aluminiumverband mit neuem Vorsitzendem
Will mit der Politik sprechen, um Produktionsstandorte zu retten: Philipp Schlüter

• 442 Azubis im Jahr 2022 ausgebildet
• OTH ab jetzt mit doppelter Geschäftsführung
• Per Elektronenstrahl Antifoulingschichten erzeugen
• Bester Vortrag beim Steckverbinderkongress
• Perstorp will Chemikalien nachhaltiger herstellen
• Rätsel der Passivierungsschicht bei Batterien gelöst
• FiT2clean Award geht in die zweite Runde
• Reaktoren für klimaneutralen Wasserstoff
• Robotik und Automation: Deutliches Wachstum in 2023 erwartet
• Hendor: Erweiterung bis nach Indien

Von der Gegenwart her betrachtet ist die Zukunft aufregend und neu, zuweilen auch phantastisch oder beängstigend – je nach Perspektive. Schien die Zukunft früher noch ein stetiger, fast vorhersehbarer Fluss zu sein, ist sie heute zu einem reißenden Strom mit zum Teil disruptiven Folgen geworden. Computer und Smartphone haben allein in meiner bisherigen Lebensspanne Arbeit, Kommunikation und soziales Miteinander massiv verändert. Die Künstliche Intelligenz scheint die nächste große Welle zu sein, die unsere Lebens- und Arbeitswelt erfasst. Diese Megatrends bestimmen auch die Galvano- und Oberflächentechnik, durch die viele Entwicklungen erst möglich werden. Zwar ist die Galvanotechnik eigentlich nie Innovationstreiber, sie ist aber fast immer ein unentbehrlicher Arbeitsschritt, um neue Technologien in die Tat umsetzen – man denke etwa an elektronische Systeme und die hierfür erforderliche Verkupferung, die Patricia Preikschat in ihrem Übersichtsartikel zu Chancen und Herausforderungen der Galvanotechnik in unserem Zukunftsspe­cial anführt.

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.