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 Ausweg aus dem Chrom-Verbot
30.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Schnell, präzise, aber nicht kalt
17.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neue Methode zur Charakterisierung von Graphen

Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um die Eigenschaften von Graphen ohne das Anlegen störender elektrischer Kontakte zu charakterisieren. Damit lassen sich gleichzeitig der Widerstand und die Quantenkapazität von Graphen sowie von anderen zweidimensionalen Materialien untersuchen. Dies berichten Forscher vom Swiss Nanoscience Institute und Departement Physik der Universität Basel im Wissenschaftsjournal «Physical Review Applied».

Graphen besteht aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen. Es ist transparent, härter als Diamant, stärker als Stahl, dabei aber flexibel und ein deutlich...

Im Focus: New Method of Characterizing Graphene

Scientists have developed a new method of characterizing graphene’s properties without applying disruptive electrical contacts, allowing them to investigate both the resistance and quantum capacitance of graphene and other two-dimensional materials. Researchers from the Swiss Nanoscience Institute and the University of Basel’s Department of Physics reported their findings in the journal Physical Review Applied.

Graphene consists of a single layer of carbon atoms. It is transparent, harder than diamond and stronger than steel, yet flexible, and a significantly better...

Im Focus: Detaillierter Blick auf molekularen Gifttransporter

Transportproteine in unseren Körperzellen schützen uns vor gewissen Vergiftungen. Forschende der ETH Zürich und der Universität Basel haben nun die hochaufgelöste dreidimensionale Struktur eines bedeutenden menschlichen Transportproteins aufgeklärt. Langfristig könnte dies helfen, neue Medikamente zu entwickeln.

Fast alle Lebewesen haben im Lauf der Evolution Mechanismen entwickelt, um Giftstoffe, die ins Innere ihrer Zellen gelangt sind, wieder loszuwerden: In der...

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wissenschaftsforum Chemie 2017

30.05.2017 | Veranstaltungen

Erfolgsfaktor Digitalisierung

30.05.2017 | Veranstaltungen

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Methode zur Charakterisierung von Graphen

30.05.2017 | Physik Astronomie

Riesenfresszellen steuern die Entwicklung von Nerven und Blutgefäßen im Gehirn

30.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Nano-U-Boot mit Selbstzerstörungs-Mechanismus

30.05.2017 | Biowissenschaften Chemie