Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leichtmetalloberflächen für die Zukunft

09.03.2015

Fraunhofer IPA senkt Energieverbrauch beim Anodisieren

Leichtmetalle wie Aluminium oder Titan werden in heutigen Produktionen immer wichtiger. Sie verfügen über ein geringes Gewicht und besitzen gleichzeitig eine hohe Festigkeit. Jedoch ist ihre Oberfläche zu weich und nicht ausreichend korrosionsbeständig, um hohen Belastungen standzuhalten.

Der Oberflächenbehandlung von Aluminium und Titan kommt im Zeitalter des Leichtbaus daher eine immer größere Bedeutung zu. Durch Verfahren wie dem Anodisieren erhalten Bauteile aus Leichtmetallen eine harte, korrosionsbeständige Schutzschicht.

Die Abteilung Galvanotechnik des Fraunhofer IPA hat sich in den letzten Jahren ein umfassendes Know-how im Bereich Oberflächenbehandlung von Leichtmetallen aufgebaut und dabei unter anderem ein Verfahren entwickelt, das gegenüber herkömmlichen Verfahren 40 Prozent Energie spart.

Anodisierte Leichtmetalle – allen voran Aluminium – finden sich im Alltag überall: »Man kann kaum einen Gegenstand aus Aluminium in die Hand nehmen, der nicht anodisiert wurde«, erklärt Klaus Schmid, Gruppenleiter in der Abteilung »Galvanotechnik« am Fraunhofer IPA. Als Beispiele nennt er iPhones, Laptops, Kaffeemaschinen oder Aktenkoffer.

Auch in industriellen Produktionen ist das Verfahren längst nicht mehr wegzudenken. So werden eine Vielzahl von Bauteilen in der Luft- und Raumfahrttechnik, dem Maschinen- und Anlagenbau und der Automobilindustrie aus anodisiertem Aluminium verwendet. Weiterhin kommt in der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrttechnik anodisiertes Titan zum Einsatz, beispielsweise bei medizinischen Schrauben oder Prothesen.

Entwicklung moderner Verfahren – Verschiedene Parameter werden berücksichtigt

Schmid schreibt der Optimierung des Anodisierens in Zukunft einen hohen wirtschaftlichen Stellenwert zu: »Einerseits sind Leichtbaustoffe in vielen Branchen zu einem wichtigen Schlüsselelement herangewachsen. Anderseits ist es für Unternehmen heute ein entscheidendes Wettbewerbskriterium, energieeffizient zu produzieren.« Der Gruppenleiter ist zuversichtlich, mit seinem Team Firmen aus dem Bereich Oberflächenbehandlung von Leichtmetallen zu einer besseren Energieausbeute beim Anodisieren und zu Schichten mit optimierten Eigenschaften zu verhelfen.

»Bei unseren Untersuchungen behalten wir verschiedene Parameter gleichermaßen im Auge, beispielsweise die gezielte Schichtentwicklung oder die Erweiterungsmöglichkeiten der Verfahren«, so Schmid. Diese Arbeits-weise ermöglicht es dem Team, individuelle Anforderungen zu bedienen und sowohl kleine Beschichtungsunternehmen als auch große Inhousebeschichter zu unterstützen.

Energieverbrauch der Hartanodisation um 40 Prozent gesenkt

Im Rahmen eines öffentlichen Forschungsprojekts ist es den IPA-Wissenschaftlern beispielsweise gelungen, den Energieverbrauch des Anodisierverfahrens ihres Partnerunternehmens um 40 Prozent zu senken. Dabei haben die Galvanotechnik-Experten die herkömmliche Technik erweitert. »Unsere Idee lautet: ‚weniger Wärmeeintrag, weniger Kühlung‘«, erklärt der Gruppenleiter.

Dazu muss man wissen, dass das Anodisieren zu einem der energieintensivsten Verfahren der Galvanotechnik gehört. Beim Anodisieren wird das Bauteil unter Strom gesetzt. Dabei findet eine Reaktion statt, die das Metall an der Oberfläche in eine harte und stabile Oxidschicht umwandelt. Bei dieser Reaktion entsteht sehr viel Wärme, die mit Hilfe von Kühlmaschinen abgeführt werden muss. Um das Prinzip »weniger Wärmeeintrag, weniger Kühlung« umzusetzen, haben die Wissenschaftler anstelle des herkömmlichen Gleichstroms mit der Pulsanodisation gearbeitet.

Dabei wird wesentlich weniger Energie zugeführt als bei konventionellen Verfahren. Weiterhin erlaubt die Methode, energieeffiziente Kühltechniken einzusetzen. Insbesondere bei der Hartanodisierung, die eine besonders starke Kühlung der Elektrolyte erfordere, könne so noch mehr Energie eingespart werden, freut sich Schmid.

Die Entwicklung geht weiter

»Die Entwicklungsmöglichkeiten der Anodisierverfahren sind noch lange nicht ausgeschöpft«, ist sich Schmid sicher. Sein interdisziplinäres Team, bestehend aus Werkstoffwissenschaftlern, Ingenieuren und Chemikern, ist bestens für künftige Herausforderungen gerüstet. So arbeiten die Wissenschaftler derzeit an einer Methode, um Anodisierprozesse in Echtzeit zu überwachen. Mit den daraus gewonnenen Informationen können die Verfahren noch gezielter optimiert werden.

Fachlicher Ansprechpartner
Klaus Schmid | Telefon +49 711 970-1760 | klaus.schmid@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Pressekommunikation
Jörg-Dieter Walz | Telefon +49 711 970-1667 | presse@ipa.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA | Nobelstraße 12 | 70569 Stuttgart

Redaktion
Ramona Hönl | Telefon +49 711 970-1638 | ramona.hoenl@ipa.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://www.ipa.fraunhofer.de

Jörg-Dieter Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Mitarbeiter der Hochschule Ulm entwickeln neue Methode zur Desinfektion von Kontaktlinsen
17.07.2017 | Hochschule Ulm

nachricht Form aus dem Vakuum: Tiefziehen von Dünnglas eröffnet neue Anwendungsfelder
07.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten