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Verschleißschutz-Feinvakuum-Beschichtung von 3D-gedruckten Bauteilen

Die generative Fertigung von technischen Kunststoff-Bauteilen mittels selektivem Lasersintern (SLS) gewinnt als kosteneffiziente Ersatztechnologie für Kleinserien-Spritzguss, aber auch durch die Möglichkeit von funktionszentrierter Konstruktion mit multifunktionalen Bauteileigenschaften und flexibler Bauteilgeometrie zunehmend wirtschaftliche Bedeutung. Die Hauptproblemstellungen dieser Technologie, welche eine breite Anwendbarkeit speziell im Maschinen- und Gerätebau noch stark einschränken, liegen im Bereich mangelnder Reproduzierbarkeit der mechanischen Eigenschaften, d.?h. spezifizierbare Ermüdungseigen-schaften, sowie niedriger Verschleißbeständigkeit bedingt durch generell geringe mechanisch-tribologische Eigenschaften von Kunststoffen im Reibkontakt. Können diese Probleme gelöst werden, liegen große zukünftige wirtschaftliche Anwendungsfelder (a) im kosteneffizienten Ersatz der Kleinserienfertigung im Spritzguss sowie der Ersatzteilfertigung mit z.?B. spanenden Verfahren für Getriebekomponenten, Gleitlager, Führungsbahnen oder Form- und Greifwerkzeugen sowie (b) in der Ausweitung der Möglichkeiten der funktionszentrierten Bauteil-Konstruktion und generativen Fertigung hochqualitativer, langlebiger Kunststoffkomponenten (mehrachsige integrierte Gelenke, Reduzierung der Baugruppen, neue Bauteilgeometrien), welche durch Spritzguss-Techniken nicht erreichbar sind. // 

Generative manufacturing of plastic components for technical applications by means of selective laser sintering (SLS) is gaining in economic importance as a cost-effective substitution technology for small-lot injection molding, but also due to the feasibility of a function-centric construction with components of multifunctional properties and flexible geometries. The main problems with this technology, which still limit its broad use specifically in machine-tool and equipment manufacturing, are the poor reproducibility of its mechanical properties, such as specifiable fatigue characteristics, and its low wear resistance due to the generally poor mechanical-tribological properties of plastic materials when exposed to frictional contact. If these problems can be solved there are great future application fields (a) as a cost-efficient substitution for small-lot injection molding and in the production of replacement parts by means of metal cutting for gearbox components, plain bearings, slide ways or forming and gripping tools; (b) in the extension of the potential of function-centric component construction and generative manufacturing of high-quality, long-lasting plastic components (multi-axis joints, reduction of the number of components, new component geometries), which are not achievable with molding techniques.

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Bei jedem Verkehrsmittel das rollt, fliegt und schwimmt, versucht man heutzutage Gewicht einzusparen. Denn die Gleichung ist klar: Um eine Tonne Gewicht in Bewegung zu setzen und in Bewegung zu halten, benötige ich weniger Energie als bei zwei Tonnen. Setzte man bis in die 1970-er Jahre hinein Energie noch ziemlich großzügig ein, so brachte die Ölkrise 1973 ein erstes Umdenken. Heute, da man absehen kann, dass das Ende fossiler Energieträger naht, wurden die Sparbemühungen verstärkt. Ein weiterer Einflussfaktor dabei ist nicht zuletzt die Klimaerwärmung, deren Auswirkungen schon heute spürbar sind.

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Sicherheits-Unterweisungen auf der Grundlage der betreffenden Betriebsanweisungen [1], Arbeitsschutz- [2] und Chemikaliengesetz sowie ihrer Verordnungen [3] und unter Einbeziehung aller möglichen arbeitsplatz- und tätigkeitsbezogenen Gefährdungen stellen eine der anspruchsvollen Pflichten des Arbeitgebers dar. Sie sind gut vorbereitet, mündlich und für alle Beschäftigten vor Aufnahme der Tätigkeit sowie danach, abgestimmt auf die bereichsspezifischen Risiken, mindestens jährlich durchzuführen. Auch die getroffenen Sicherheitsmaßnahmen, die aus der Gefährdungs-Beurteilung resultieren, sind verständlich und nachvollziehbar anzuführen. Für schwierigere Themen aus dem Bereich der Arbeitsmedizin oder Toxikologie sind gegebenenfalls Fachleute heranzuziehen. Damit diese Unterweisungen nachhaltige Wirkung bei den Teilnehmern entfalten, sollten sich die Verantwortlichen jedes Betriebes, Labors, Werkstatt oder Lagerbereiches fragen, ob sie selbst über die gewünschten rhetorischen und didaktischen Fähigkeiten verfügen oder lieber einen fähigeren Unterweiser heranziehen.

Die Arbeitsschutz Aktuell, das Präventionsforum aus Fachmesse und Kongress, findet seit 1972 alle zwei Jahre an wechselnden Standorten in Deutschland statt. Dieses Jahr wird vom 11. bis 13. Oktober in Hamburg angelegt Die Hansemetropole ist für den Branchentreffpunkt keine Unbekannte, denn bereits 2008 ankerten Messe und Kongress hier sehr erfolgreich. Nahezu 300 Aussteller aus 17 Ländern sind diesmal angemeldet, die Messeleitung erwartet bis zu 15000 Fachbesucher aus dem europäischen Wirtschaftsraum. Die Arbeitsschutz Aktuell ist vor allem eine Innovationsmesse: Unternehmen und Einrichtungen, die ihre Produkte und Dienstleistungen für maximale Sicherheit am Arbeitsplatz und gesundes Arbeiten stetig an die sich rapide verändernden Gegebenheiten des Arbeitsmarktes anpassen müssen, zeigen hier ihr Portfolio. Auch eine Vielzahl an News, Trends und Konzepten rund um persönliche Arbeitssicherheit, Sicherheit im Betrieb und Corporate Health, die für die galvano- und oberflächentechnische Fertigung relevant sind, wenden sich an interessierte Besucher unseres Fachgebiets.

Polymere Hydrogele sind Materialien, welche aus einem polymeren Netzwerk und Wasser bestehen. Mit einer Struktur ähnlich der biologischen Gewebes verspricht polymeres Hydrogel eins der wichtigsten weichen Materialien für biomedizinische Anwendungen zu werden [1]. Durch seine Biokompatibilität und seine maßgeschnei- derten mechanischen Eigenschaften findet Hydrogel verbreitet Einsatz in Anwendungen zur gezielten Wirkstofffreisetzung, zur Fäulnisverhütung und in weiteren verwandten biomedizinischen Gebieten [2–6]. Herkömmliche Hydrogele sind jedoch durch ihren hohen Wasseranteil unstabil und brüchig. Eine Vielzahl von Ansätzen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Hydrogelen basiert auf einer Optimierung der Netzwerkstrukturen [7, 8]. Erfolgversprechender scheint der Ansatz, Selbstheilungsmechanismen zu erzeugen, welche automatisch Schäden reparieren und so die Lebensdauer des Werkstoffes verlängern. Das Forscherteam um Dr. Cui am INM-Leibniz Institut für neue Materialien beschäftigt sich mit dieser Thematik und hat eine Art von Hydrogelen entwickelt, die nicht nur injizierbar, dehnbar und thermoresponsiv sind, sondern sich auch innerhalb kürzester Zeit (< 1 Minute) selbst heilen können [9–11].

Gele stellen eine wichtige Materialklasse in der Natur dar. Sie be-stehen aus zwei Komponenten die miteinander vermischt sind, sich aber nicht ineinander lösen. Eine Komponente ist ein dreidimensionales quervernetztes polymeres Gebilde, die andere Komponente ist eine Flüssigkeit oder ein Gas. Gele vereinen die Eigenschaften von Festkörper und Flüssigkeit in sich. Bei Hydrogelen besteht die flüssige Komponente aus Wasser. Des-sen Anteil kann etwa 90% betragen. Obwohl Hydrogele also zum größten Teil Wasser sind, unterscheiden sich ihre Eigenschaften grundsätzlich von denen von Flüssigkeit.

Die Messe Die LASYS 2016 fand vom 31. Mai bis 2. Juni 2016 auf dem Stuttgarter Messegelände statt. Sie fokussierte sich wie in den vergangenen Jahren konsequent auf Systemlösungen für die Laser-Materialbearbeitung. Seit dem Messestart im Jahr 2008 hat sie sich erfolgreich als Anwenderplattform für neueste Lasersysteme, -anlagen, und -verfahren etabliert. Im Mittelpunkt stehen dabei bewährte, aber auch innovative Fertigungsverfahren, Applikationen und Einsatzmöglichkeiten des Lasers in der industriellen Fertigung. Insgesamt stellten 181 Aussteller aus 15 Ländern auf über 3800 Netto-Quadratmetern

• intelligente Systemlösungen,
• etablierte und innovative Fertigungsverfahren,
• spezielle Anwendungsfelder,
• neue Einsatzgebiete sowie Branchentrends und Innovationen vor.

Ihren internationalen Charakter unterstrich die LASYS mit einem Anteil an ausländischen Ausstellern von mehr als einem Drittel und in diesem Jahr mit zwei besonderen Gemeinschaftsständen:

• dem International Pavillon mit zehn Teilnehmern aus vier Ländern und
• dem französischen Gemeinschaftsstand „ESPACE Laser s'invite sur LASYS" mit acht Ausstellern.

Graphen ist eine Modifikation des Kohlenstoffs mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom im Winkel von 120 Grad von drei weiteren umgeben ist, so dass sich ein bienenwabenförmiges Muster ausbildet. Diesem einlagigen, hexagonalen Gitter aus Kohlenstoffatomen werden herausragende Eigenschaften wie z.B. eine enorme Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit zugesprochen Es sollte eigentlich nicht existieren, denn praktisch unendlich ausgedehnte und überall flache strikt zweidimensionale Strukturen sind aufgrund des mathematischen Mermin-Wagner-Theorems nicht möglich, da sie nachweislich thermodynamisch instabil sind. Trotzdem ist es Konstantin Novoselov, Andre Geim und Mitarbeitern 2004 gelungen, freie, einschichtige Graphenkristalle zu erzeugen, für deren unerwartete Stabilität es verschiedene Theorien gibt. 2010 wurden Geim und Novoselov für ihre Untersuchungen mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Seitdem gilt Graphen als Wundermaterial für zahlreiche bekannte und auch noch unbekannte Anwendungen.

Die BMWi-Fachveranstaltung „Rohstoff- und Energieeffizienz – Synergien und Zielkonflikte" im Kontext der Plattform Energieeffizienz (PFEE) am 27. Juni 2016 in Berlin gab einen Überblick über die Politik- und Handlungsfelder Energie- und Ressourceneffizienz.

Das Energiekonzept der Bundesregierung sieht, eben-so wie die Nationale Nachhaltigkeitsstrategie und das Deutsche Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess), die Senkung des Primärenergieverbrauchs bis 2020 um 20 Prozent im Vergleich zum Jahr 2008 vor. Außerdem sollen die Energie- und Rohstoffproduktivität der deutschen Wirtschaft bis 2020 verdoppelt werden, was eine Steigerung um durchschnittlich 2,1 Prozent pro Jahr bedeutet. Die Treibhausgasemissionen hingegen sollen bis 2020 um 40 Prozent im Vergleich zum Jahr 1990 verringert werden, wie Steffen Joest (Deutsche Energie Agentur dena) hervorhob. Neben dem im Dezember 2014 beschlossenen Nationalen Aktionsplan Energieeffizienz (NAPE) hat die Bundesregierung im März 2016 das fortgeschriebene Deutsche Ressourceneffizienzprogramm veröffentlicht. Die Zie- le der Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz sowie der Reduzierung der THG-Emissionen sind nicht losgelöst voneinander zu betrachten.

In Kohlekraftwerken mit Oxyfuel-Technologie erfolgt die Verbrennung unter Zufuhr von reinem Sauerstoff. Damit steht für die Abscheidung und Speicherung von CO2 ein Rauchgas mit hohem CO2-Anteil zur Verfügung (CCS-Technologie). Aufgrund dieses Verbrennungsprozesses ändert sich im Wesentlichen die Rauchgaszusammensetzung hin zu hohem H2O- und SO2-Anteil. Deshalb wurden in verschiedenen Laboratorien kommerzielle Kraftwerksstähle unter den entsprechenden korrosiven Bedingungen getestet. Im Vergleich zur herkömmlichen Verbrennungsmethode zeigten die ferritisch-martensitischen Stähle schon nach 1000?h Auslagerungszeit unter Oxyfuel-Bedingungen eine durch einen deutlich erhöhten Materialverlust gekennzeichnete Korrosion. Eine Möglichkeit um dennoch die Lebensdauer dieser Stähle zu gewährleisten, besteht im Aufbringen geeigneter Schutzschichten auf die Stahloberfläche. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Herstellung und Bewertung von Sol-Gel-Aluminiumoxidschichten als Schutz vor Korrosion in Oxyfuel-Rauchgas-Atmosphäre. Diese wurden auf den warmfesten Stahl X20CrMoV12-1 (X20) mittels der Tauchmethode aufgebracht. Anschließend erfolgte eine Auslagerung der beschichteten Proben für 1000h bei 600°C in einer H2O-CO2-O2-SO2-Atmosphäre. Im Vergleich zum unbeschichteten Stahl X20 war der Materialverlust des beschichteten Stahls deutlich geringer. Insbesondere konnte durch die Aluminiumoxidschicht der Transport von CO2 und SO2 zur Stahloberfläche verhindert werden.

Die Energietechnologien der Zukunft sehen selbstverständlich die zunehmende Nutzung der erneuerbaren Energien aus Wind, Sonne, Biomasse, Wasserkraft und Erdwärme vor, um den beschlossenen Atomausstieg bis 2022, aber auch die notwendige Senkung des CO2-Austoßes in Deutschland zu schaffen. Dennoch werden weiterhin kohlegefeuerte Kraftwerke für die Stromversorgung gebraucht, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Sie stellen derzeit und in den nächsten Jahren eine gesicherte Leistung zur Verfügung und bilden ein wichtiges Rückgrat der Stromversorgung. Im Jahr 2015 betrug der Anteil an der Bruttostromerzeugung durch Braunkohlekraftwerke 23,8 Prozent und durch Steinkohlekraftwerke 18,1 Prozent. 30 Prozent des erzeugten Stromes kamen aus den erneuerbaren Energieträgern, bis zum Jahr 2025 sollen es 45 Prozent sein.

Messing- und Bronzeteile laufen im Reiniger an

Frage: Wir betreiben für Drehteile aus Messing, Bronze und Edelstahl eine gemeinsame Teilereinigung, die wir von Trichlorethylen auf einen wässrigen Reiniger umgestellt haben. Mit der Reinigungswirkung sind wir zufrieden, allerdings laufen Teile auf Messing und Bronze an und werden verfärbt. Der Reiniger arbeitet bei einem pH-Wert von 11,5 und der Arbeitstemperatur von 80 bis 85°C. Wir haben versucht, den Reiniger auf eine möglichst niedrige Konzentration zu verdünnen, bei der die Entfettungswirkung gerade noch ausreicht, allerdings ohne Erfolg. Die Verfärbung von Messing und Bronze lässt sich nur vermeiden, wenn wir die Arbeitstemperatur auf 60°C herabsetzen. Da- bei werden diese Metalle zwar noch ausreichend gereinigt, Edelstahlteile aber nicht mehr. Dies müssen wir vermeiden, da die Teile aus den verschiedenen Metallen zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlichen Mengen anfallen. Wir müssten also eine zweite Reinigung oder eine geschlossene Anlage für Trichlorethylen anschaffen. Für beides fehlt uns Betriebsfläche, wir würden verständlicherweise gerne zu hohe Kosten vermeiden und suchen einen Ausweg.