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Nachhaltigkeit spielt in Entwicklung und Fertigung innovativer Produkte eine wichtige Rolle. Innovation bedeutet nicht nur schneller, besser, günstiger, sondern auch energieeffizienter und umweltfreundlicher – und ermöglicht auch effizienteres Recycling. Im EU-geförderten Projekt ReIn-E arbeitet das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien gemeinsam mit Projektpartnern an diesem Thema.

FDM-ABS Kunststoffe – stromlose Verkupferung

Metallisierungsverfahren: (a) ABS-Proben für den Versuch nach Al-C-Emaille-Paste Auftragung (b) stromlos verkupferte FDM-ABS-Teile und (c) Ansicht der Bäder Fused Deposition Modeling (FDM) ist eines der am häufigsten verwendeten additiven Fertigungsverfahren. Es gehört zu den extrudierenden Verfahren, wobei es sich um ein Extrusionsverfahren handelt, bei welchem physikalisch oder chemisch vorbereitete feste Ausgangsmaterialen wie Kunststoffe, Pasten oder Schäume aus der festen Phase aufgeschmolzen und verarbeitetet werden. Die am häufigsten verwendeten thermoplastischen, druckbaren Materialien für das FDM-Verfahren sind Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polymilchsäure (PLA) und Polycarbonat (PC).

Die Verfestigung der einzelnen Fäden erfolgt im Rahmen des Erkaltungsprozesses durch Verdampfen von Lösungsmitteln oder durch chemische Reaktion und sorgt gleichzeitig für den Stoffzusammenhalt untereinander. In den letzten Jahren hat sich das FDM-Verfahren besonders bei den sogenannten Desktop-Printern für Heimanwender durchgesetzt. Darüber hinaus nimmt die Anzahl an Materialien, Farben, Materialeigenschaften und Dienstleistern rapide zu. FDM wird in der Automobilindustrie eingesetzt und reicht von Testmodellen über leichte Werkzeuge bis hin zu endgültigen Funktionsbauteilen.

Am National Institute of Technology Rourkela, Indien haben Ingenieure ein Verfahren zur stromlosen Verkupferung von FDM-ABS Kunststoff entwickelt.

Für die Metallisierung wurden vier Säurebäder verwendet, die fünf Gewichtsprozente HF, H₂SO₄, HNO₃ oder H₃PO₄ enthielten, wobei der Anteil von Kupfersulfat (CuSO4) in jedem Bad 10, 15 und 20 Gewichtsprozent betrug. Der Metallisierungsprozess wurde in jedem Bad zweiundsiebzig Stunden lang fortgesetzt. Die Kupfer-Schicht wurde charakterisiert. Die Ergebnisse der Rasterelektronenmikroskopie (REM) und der Energiedispersions-Röntgenspektroskopie (EDX) haben gezeigt, dass alle Bäder durchaus in der Lage sind, Kupfer auf ABS-Substraten mit guter Haftfestigkeit abzuscheiden. Das HF-Bad hat eine bessere Beschichtungsleistung gezeigt. Die Schichtdicke und der prozentuale Kupfer-Anteil in der Schicht waren bei der Verwendung des HF-Bades mit fünfzehn Gewichtsprozent CuSO₄ am höchsten.

REM-Aufnahme der Cu-Schicht (a) 15 % HF, (b) 10 % H₂SO₄, (c) 10 % H₃PO₄, und (d) 20 % HNO₃.

Für die Aktivierung der FDM-ABS-Substratoberfläche wurde eine Al-C-Emaille-Paste in Wasser (im Verhältnis 40:3:36:21 Gewichtsprozent) direkt auf die Oberfläche der ABS-Teile aufgetragen, wodurch Ätzen, Neutralisieren, Aktivieren und Beschleunigen entfielen. Nach der Verkupferung wurden die Teile 30 Minuten lang bei 65 °C aufgewärmt. Es wurde festgestellt, dass die mit allen Bädern hergestellten Beschichtungen eine gute elektrische Leitfähigkeit mit gleichmäßiger Kupferabscheidung aufwiesen, mit Ausnahme des HNO₃-Bades, bei dem es zu einer Überätzung der Aluminiumpartikel in Gegenwart von HNO₃ kam. Bei den Versuchen lag die Schichtdicke zwischen 41 und 80 μm. Das entwickelte Verfahren ist relativ umweltfreundlicher. Die statistische Analyse des Verfahrens wird mittels ANOVA durchgeführt, um den Einfluss der Prozessparameter zu ermitteln und das Verfahren zu optimieren.

Indian J. Eng. Mater. Sci. 2021, 28, pp. 174 – 181; ibid. pp. 300 - 310

Cr⁶⁺-freie Anodisierung von Aluminium

(a) Eloxiertes und versiegeltes AA 2024-Blech und (b) Flugzeug-Step-Down-ModellDie Anodisierung mit Chromsäure (Cr⁶⁺) wird häufig für den Korrosionsschutz von Aluminiumlegierungen für Flugzeuge eingesetzt. Wissenschaftler und Ingenieure aus vier Laboratorien in Bengaluru haben eine neues Verfahren ohne Cr6+- entwickelt, das vielversprechend zu sein scheint. In der Studie wurde ein modifiziertes Weinsäure-Schwefelsäure-Verfahren (TSA) mit anschließender Versiegelung in einem Bad auf Permanganatbasis entwickelt, um eine 4 bis 6 µm dicke anodische Oxidschicht auf den Aluminiumlegierungen 2024-T3, 6061-T6 und 7075-T6 zu erhalten. Das Verfahren wurde in einer Anodisieranlage im 400 Liter-Pilotmaßstab getestet. Die anodisierten Proben wurden hinsichtlich ihrer optischen Eigen- schaften, ihrer Schichtdicke, Haftung, elektrischen Durchschlagsspannung, Korrosionsbeständigkeit und Reißfestigkeit gemäß MIL-A-8625F untersucht.

Die Proben wurden außerdem etwa 800h lang im Mandapam Camp, Rameshwaram, 200 Meter von der Meeresküste entfernt, einem Korrosionstest in Echtzeit unterzogen. Die Leistung der Permanganat-versiegelten TSA-eloxierten Aluminiumlegierungen war mit der von herkömmlichen Chromsäure-Eloxalschichten vergleichbar. Das entwickelte, chromsäurefreie Eloxalverfahren wurde von den indischen Militärzertifizierungsbehörden als flugtauglich befunden. Derzeit wird an der Kommerzialisierung dieser Technologie für den Einsatz auf Luftfahrtplattformen gearbeitet.

Indian J. Eng. Mater. Sci. 2021, 28, pp. 21-27

Sonstiges

Novo Precision LLC, ein in Bristol, Conneticut USA ansässiger Hersteller von industriellen, medizinischen und maschinell bearbeiteten Komponenten und Systemen, hat Core Plating Technologies aus Bristol und Hersteller von Galvanisiertrommeln, Tanks und Komponenten für die Metallveredelungsindustrie, übernommen

Der chinesische IT-Produkthersteller DBG Technology hat bestätigt, dass er nach seinem Erfolg in Indien und Vietnam neue Produktionslinien in Bangladesch einrichten wird. Zu den Hauptprodukten von DBG gehören mobile Geräte, IKT-Produkte, IoT, Autoelektronik und Wearables. Handys und Tablets sind die größte Einnahmequelle von DBG.

Die süd-indische Unternehmensgruppe TVS wird in den nächsten vier Jahren 160 Millionen US-Dollar in die Herstellung zukünftiger Autos und Elektrofahrzeuge investieren. TVS Motors wandelt sich damit zu einem nachhaltigen, elektrischen und digitalisierten Hersteller. Die Investition wird in die Entwicklung und Herstellung neuer Produkte und den Ausbau der Produktionskapazität für Elektrofahrzeuge fließen. Der Zweiradhersteller hat außerdem von 24M Technologies Lizenzen für die Herstellung von Li-Ionen-Batterien in Indien erhalten. Neben TVS haben u.a. auch das indische EV-Startup Ola Electric, der Rollerhersteller Hero MotoCorp und Bajaj Auto in die Entwicklung elektrischer Zweiräder investiert.

Novares, Spezialist für Kunststofflösungen für die Automobilindustrie, hat seine Testkapazitäten mit der Eröffnung eines hochmodernen Testzentrums in Lens, Frankreich, erweitert. Dort steht ein neues Shaker-System zur Messung vorzeitiger Abnutzung von Fahrzeugteilen: der Shaker LDS V8900 HBT1220.

Erster Hybrid- und Doppelworkshop des Anwenderkreises Atmosphärendruckplasma ak-adp nach dem Lockdown 2020/2021 mit Online- und Präsenz-Teilnehmern.

Neuer Name, bewährte Technologie, bekannte Ansprechpartner: Getreu dieses Mottos präsentieren sich die gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH und die Reisner Cooling Solutions GmbH auf der diesjährigen Fakuma erstmals unter dem neuen Namen technotrans solutions GmbH und geben Besucher dabei einen Einblick in die laufende Integration. Gezeigt werden bewährte und neue Lösungen aus einem Portfolio an hocheffizienten Kühl- und Temperiersystemen für einen Temperaturbereich von -80 bis +400 Grad Celsius. Im Vordergrund stehen nachhaltige Technologien sowie Remote-Service-Lösungen als Basis für eine CO₂-neutrale Produktion in der Kunststoff- und Gummiindustrie. Darüber hinaus sorgen die beiden Gesellschaften mit Raumlüftern für ein sicheres Standkonzept auf der Fakuma 2021.

Komplexe optische Elemente für Präzisionsoptiken, Beleuchtungen oder Displays sind die Haupteinsatzgebiete transparenter Kunststoffe. Hier sind sie Lösungen aus Glas deutlich überlegen.

Eine zentrale Fragestellung bei der Konzeptionierung eines neuen Produkts ist die Wahl geeigneter Materialien. Jede Materialgruppe hat hierbei spezielle Eigenschaften, die für Funktion und Design einzelner Baugruppen entscheidend sind. Die Herausforderungen, die bei der Herstellung und Verarbeitung dieser verschiedenen Werkstoffe auftreten, sind so vielseitig wie die Materialien selbst. Vor allem im Bereich der Adhäsion bedarf es zuweilen einiger Erfahrung gepaart mit einer wissenschaftlichen Herangehensweise, um bei Prozessen wie Kleben, Bedrucken, Lackieren, Beschichten, Umspritzen oder Vergießen die notwendige Qualität zu erreichen.

Ab dem 1. Mai 2021 werden die Kunden der Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland, in den Ländern Dänemark, Schweden, Finnland, Norwegen und Island für den Produktbereich der Effektpigmente und Additive für Beschichtungen, Drucke und Kunststoffe von der Bodo Möller Chemie Gruppe versorgt. Damit übernimmt der Offenbacher Spezialchemikalienexperte nicht nur die Kunden, sondern auch den Mitarbeiterstamm von Surface Solutions am schwedischen Merck-Standort und weitet so das Angebot an Performance Materials aus. So stehen den bisherigen Kunden zukünftig die gewohnten Ansprechpartner zur Verfügung, während die Bodo Möller Chemie einen weiteren Zuwachs an Anwendungs-Know-How zu verzeichnen hat. Die Effektpigmente und Additive kommen in erster Linie in der Farb- und Beschichtungsindustrie, der Druckbranche und im Kunststoffbereich zum Einsatz. Die Geschäftseinheit Surface Solutions von Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland, bieten Materialien für innovative Oberflächen, die widerstandsfähiger und zudem effektiv zu verarbeiten sind. Schmutzabweisende Wirkung und andere spezielle Effekte werden durch Additive erzielt.

Kunststoffe sind allgegenwärtig, sie zählen zu den verbreitetsten Werkstoffen überhaupt. Eine effiziente Wiederverwertung dieser wichtigen Materialien erfolgt bislang allerdings nur bedingt. Um hierfür neue Lösungen zu bieten, entwickelten Chemiker der Universität Konstanz um Prof. Dr. Stefan Mecking ein nachhaltigeres Verfahren für das chemische Recycling von polyethylenartigen Kunststoffen. Die Forscher nutzen dabei „Sollbruchstellen“ auf molekularer Ebene, um den Kunststoff in seine molekularen Bestandteile zu zerlegen. Das neue Verfahren kommt ohne extreme Temperaturen aus, ist dadurch energiesparender und hat eine deutlich höhere Rückgewinnungsquote (von rund 96 Prozent des Ausgangsstoffes) als etablierte Verfahren. Die Forschungsergebnisse wurden am 17. Februar 2021 im Wissenschaftsjournal Nature veröffentlicht.

Mit zwei personellen Veränderungen startete die Weber Ultrasonics AG ins Jahr 2021: Seit 1. Januar verstärkt Wolfgang Mangold den Vorstand des Unternehmens, das zu den führenden Herstellern von Lösungen und Komponenten für den industriellen Einsatz von Ultraschall in den Bereichen Bauteilreinigung, Fügen und Trennen von Kunststoffen, Nonwovens und Verbundmaterialien sowie Textilveredelung zählt. Bereits zwei Monate vorher übernahm Günter Mauderer die Position des technischen Leiters.