Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ausweg aus dem Chrom-Verbot

30.05.2017

Sollen Bauteile weder korrodieren noch verschleißen, werden sie vielfach unter Einsatz von hexavalentem Chrom überzogen. Ab September 2017 ist dies jedoch nur noch mit Ausnahmeregelungen erlaubt. Das von Fraunhofer- und RWTH-Forschenden entwickelte extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen EHLA bietet erstmals eine wirtschaftliche Alternative.

Sei es in der Automobilindustrie, dem Maschinen- und Anlagenbau oder der Luft- und Raumfahrt – zahlreiche metallische Bauteile müssen vor Korrosion und Verschleiß geschützt werden. Eine gängige Methode dafür ist das Hartverchromen.


Mit EHLA lassen sich Metallschutzschichten mit extremer Hochgeschwindigkeit aufbringen.

© Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert

Dieses Verfahren hat jedoch gravierende Nachteile: Es verbraucht nicht nur viel Energie, das dabei eingesetzte Chrom(VI) ist zudem stark umweltschädigend. Ab September2017 darf es daher nur noch nach Autorisierung/Zulassung verwendet werden. Dieses Verbot stellt die Industrie vor enorme Herausforderungen.

Wirtschaftliche Alternative zu Chrom(VI)

Dr.-Ing. Andres Gasser und Dipl.-Ing Thomas Schopphoven vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen und ihr Kollege Dipl.-Ing. Gerhard Maria Backes vom Lehrstuhl für Digital Additive Production der RWTH Aachen University haben nun eine wirtschaftliche Alternative entwickelt: Das extreme Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen, kurz EHLA.

Dieses Verfahren bietet Unternehmen nicht nur einen Ausweg aus dem Verbots-Dilemma, sondern bringt zudem noch deutliche Vorteile gegenüber dem Hartverchromen mit sich: Es kommen keinerlei Chemikalien zum Einsatz – was das Verfahren sehr umweltfreundlich macht. Die entstehenden Schichten sind dicht und können das Bauteil somit wesentlich effizienter vor Korrosion und Verschleiß schützen.

Zudem ist die Beschichtung stoffschlüssig mit dem Grundwerkstoff verbunden, so dass sie, anders als bei der Hartverchromung, nicht abplatzen kann. Für die neuen Beschichtungen können verschiedene Materialien verwendet werden, beispielsweise Eisen-, Nickel- und Kobalt-Basis-Legierungen.

Auch gegenüber dem thermischen Spritzen – einer anderen gängigen Art, Beschichtungen herzustellen – punktet das neuartige Verfahren: Statt lediglich etwa 50 Prozent des eingesetzten Materials gelangen rund 90 Prozent dorthin, wo sie gebraucht werden. Dies macht das Verfahren weitaus ressourcenschonender und somit deutlich wirtschaftlicher.

»Mit dem EHLA-Verfahren können wir erstmalig dünne Schichten im Zehntel-Millimeter-Bereich auf große Flächen in kurzer Zeit ressourceneffizient auftragen«, fasst Dr.-Ing. Andres Gasser zusammen, der die Gruppe Laserauftragschweißen am Fraunhofer ILT leitet.

EHLA basiert auf dem Laserauftragschweißen, mit dem sich hochwertige Beschichtungen verschiedener Materialien herstellen lassen. Was den Verschleiß- und Korrosionsschutz angeht, konnte sich das Laserauftragschweißen bisher jedoch nur vereinzelt durchsetzen – es ist zu langsam.

»Mit EHLA können wir das Bauteil mit Geschwindigkeiten beschichten, die 100- bis 250-mal über denen liegen, die beim konventionellen Laserauftragschweißen eingesetzt werden. Zudem heizt es sich kaum auf. Dadurch können wir auch hitzeempfindliche Komponenten beschichten«, weiß Dipl.-Ing. Gerhard Maria Backes. Weitere Vorteile: Die entstehende Schicht ist reiner und schützt besser vor Korrosion. Zudem werden gänzlich neue Materialkombinationen möglich, etwa Beschichtungen auf Aluminium- oder schwer schweißbaren Gusseisenlegierungen.

Nachhaltig, umweltfreundlich und arbeitsplatzsichernd

Bei einigen Unternehmen ist das neue Verfahren bereits im Einsatz. So etwa bei der niederländischen IHC Vremac Cylinders B.V., die ihre bis zu zehn Meter langen Hydraulik-Zylinder für Offshore-Anwendungen damit beschichten. Dipl.-Ing. Thomas Schopphoven sieht großes Potenzial für die neue Beschichtungstechnik:

»Mit EHLA könnten wir in die Serienbeschichtung kommen – und künftig auch Bauteile beschichten, die bisher unbeschichtet eingesetzt wurden. Das ermöglicht neue Komponenten, die während des Produktlebenszyklus´ nicht mehr verschleißen. Zudem könnte EHLA die Beschichtungstechnik, die verstärkt in Niedriglohnländer abwandert, hier in Europa halten«.

Für die Entwicklung des EHLA-Verfahrens erhalten Dr.-Ing. Andres Gasser, Dipl.-Ing. Thomas Schopphoven und Dipl.-Ing. Gerhard Maria Backes den diesjährigen Joseph-von-Fraunhofer-Preis. Die Jury begründet die Preisvergabe unter anderem mit »der bereits erfolgten Umsetzung sowie dem wirtschaftlichen Ersatz von Chrom(VI) in wesentlichen Einsatzgebieten«.

Weitere Informationen:

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2017/juni/ausweg-aus-dem...

M.A. Petra Nolis | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht UV-Kugel macht Lackieren einfach und schnell
16.03.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Vorzüge von 3D-Druck und Spritzguss kombiniert
16.03.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Why we need erasable MRI scans

New technology could allow an MRI contrast agent to 'blink off,' helping doctors diagnose disease

Magnetic resonance imaging, or MRI, is a widely used medical tool for taking pictures of the insides of our body. One way to make MRI scans easier to read is...

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz »Encoding Cultures. Leben mit intelligenten Maschinen« | 27. & 28.04.2018 ZKM | Karlsruhe

26.04.2018 | Veranstaltungen

Konferenz zur Marktentwicklung von Gigabitnetzen in Deutschland

26.04.2018 | Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Weltrekord an der Uni Paderborn: Optische Datenübertragung mit 128 Gigabits pro Sekunde

26.04.2018 | Informationstechnologie

Multifunktionaler Mikroschwimmer transportiert Fracht und zerstört sich selbst

26.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Berner Mars-Kamera liefert erste farbige Bilder vom Mars

26.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics