Chromabscheidung aus Chrom(III)elektrolyten

Auswirkungen von REACh auf Produktionsmittel in der Galvanotechnik

Chrom – objektiv betrachtet Hintergrundwissen www.wotech-technical-media.de

WOKompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfläche | 12 / 2013

MagBAND 2

ISSN 2195-5905

Metallrecycling – Chancen, Grenzen und Randbedingungen

Leichtbauwerkstoff Aluminium – Materialeigenschaften und -kreisläufe

Verchromte Walze

Wir s ind der

r icht ige Partner für die großen und kle inen Tei le

Als Inhabergeführtes Unternehmen mit über 60 Jahren Markterfahrung bieten wir in dritter Generation umfassende Dienst-leistungen im Bereich der Hartverchro-mung sowohl von Einzelteilen für den Maschinenbau als auch von Großserien der Automobilindustrie an.

65 motivierte Mitarbeiter und unsere moderne Anlagentechnik gewährleisten höchste Qualität unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Anforderungen un-serer Kunden.

Additive Verfahren wie z.B. Strahlen, Beizen, Mehrschichtverchromungen, Strukturverchromungen oder Korro-chrom500-Verchromung runden unser Produktportfolio ab.

Gerne unterstützen wir unsere Kunden schon in der Planungsphase beratend rund um das Thema Hartverchromung.

Abmessungen: Serienverchromung : 2 – 50 mm Ø; bis 450 mm lg.; Einzelteilverchromung: bis 900 mm Ø; bis 4500 mm lg.; bis 2 to Stückgewicht.

Chrom-Schmitt GmbH & Co. KGVimbucher Straße 1776534 Baden-BadenTelefon: 07223 9696-36Telefax: 07223 9696-536E-Mail: schmitt.j@chrom-schmitt.de

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Editorial

Chromoberflächen – Mitarbeit und Zusammenarbeit sind gefordert!

Die derzeitigen Aktivitäten im Bereich der galvanischen Chromabscheidung erinnern manchen langjährigen Kol-legen an die Zeit vor etwa zehn bis zwölf Jahren. Damals war es ebenfalls Chrom in der Variante des sechswerti-gen Chroms, das die gesamte Branche in Hektik und kon-troverse Diskussionen versetzt hatte. Chromate wurden zur damaligen Zeit als praktisch unersetzbar betrachtet, da die Eigenschaften der Beschichtung als hervorragend galten und das Verfahren einfach und kostengünstig ist. Spätere Untersuchungen wie beispielsweise die Cha-rakterisierung der Korrosionsbeständigkeit fielen aber weniger positiv aus, da bei genauer Betrachtung erheb- liche Schwankungen der Messergebnisse zutage traten. Inzwischen ist vor allem in der Automobilbranche die

Chromatierung praktisch ersetzt, wobei die Ersatzprodukte im Vergleich zum Chromat in vielen Beziehungen mit Vor- und Nachteilen aber deutlich abweichen.

Die derzeitigen Diskussionen in der Branche sprechen wieder davon, dass die etablier-ten Verfahren zur Schichtabscheidung kaum ersetzbar sind oder, falls sie durch andere Verfahren oder andere Schichtsysteme ersetzt werden sollten, deutlich aufwändiger und teurer werden. Ein Konsens ist heute noch nicht in Sicht – viel wichtiger aber ist, dass zu-nehmend mehr Unternehmen die Notwendigkeit zur aktiven Mitarbeit sehen und diese auch betreiben. Noch mehr als beim Ersatz von Chromat besteht im Falle der galvanischen Verchromung die Notwendigkeit, die Kunden der Beschichter in die Arbeit mit einzube-ziehen. Die Kunden müssen die zu diskutierenden alternativen Schichtsysteme akzep-tieren, sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht. Bei der Diskussion im Zusammenhang mit den Anforderungen aus REACh wird zunehmend erkannt, dass die gemeinsame Arbeit von vielen Unternehmen entscheidend zum Erfolg für alle Vertreter der Branche und zum Vorteil für die Kunden ist. Einzelaktivitäten werden bei den europä-ischen Behörden keinen Erfolg haben!

Durch die Zusammenarbeit ist damit ein (kleines) wichtiges Zwischenziel erreicht, das weitere gute Ergebnisse wahrscheinlich macht. In der vorliegenden Ausgabe der WOMag werden einige Aspekte sowohl technischer Art als auch im Hinblick auf den Umgang mit den Behörden angeboten, auch wenn noch einiges an Arbeit vor uns liegt. Die O&S 2014 (Rückseite dieser Ausgabe) wird eine wichtige Plattform für die nächste Darstellung der Zwischenergebnisse sein, auf der Anbieter und Kunden aufeinandertreffen, sich über die Zukunft eines entscheidenden Bereiches der Produktherstellung informieren, um gemein-sam Lösungswege zu finden.

Herbert Käszmann Dipl.-Ing. (FH) WOTech GbR

Fachtagung ThGOT 41

Leichtbauwerkstoff Aluminium 8 Fachtagung Chrom 2020 24

Metallrecycling – Chancen, Grenzen und Randbedingungen 4

Atomare Oberflächenstruktur beeinflusst Richtung von Reibungskräften 7

Leichtbauwerkstoff Aluminium – Materialeigenschaften und -kreisläufe 8

Mittelständische Schrottindustrie im Gegenwind 10

Heute an den Entwicklungen von morgen arbeiten – die Zukunft im Leichtbau 11

Werkstoffe – Entwicklungen und Perspektiven für zukünftige Anwendungen 14

Erfolgreich nur mit Innovationen in Wachstumsmärkten 16

Innovation in der Prozessanalytik 17

13. Symposium Material Innovativ 17

Chromabscheidung aus Chrom(III)elektrolyten 18

Die Auswirkungen von REACh auf Produktionsmittel in der Galvanotechnik 20

Chrom – objektiv betrachtet Hintergrundwissen ermöglicht fundierte Meinungsbildung 22

Zukunft von Chrom im Automobilbau FGK-Fachtagung Chrom 2020 24

Spezialmaterial Perlstrukturchrom 27

Kathodenzerstäubung 29

Permanente Trennschichten mittels Atmosphärendruck-Plasmatechnik für die Kunststoffverarbeitung 30

Oberflächen und Verfahrensoptimierung im Fokus 32

Oberflächen für Werkstoffe mit Zukunft 33

Innovative Methode verkürzt Prüfzeit von Zinklamellensystemen – Löhn-Preis 2013 36

Für jede Anforderung die richtige Lösung – Oberflächentechnik in Forschung und Anwendung ZVO-Oberflächentage in Dresden – Teil 2 des Tagungsberichts 38

Thementage Grenz- und Oberflächentechnik – ThGOT 41

WERKSTOFFE OBERFLÄCHEN OBERFLÄCHEN

Abscheidung von Perlstrukturchrom bei GWC 27

WOMag2 12 2013

INHALT

Auszeichnung Ausbildungs-Ass 2013 für ZINQ 45

Nasschemische Reinigung – Optimal beherrschen 45

Zink-Körner liefert Verzinkungsofen an Wiegel 45

Neue Normen 46

Patente 47

Inserentenverzeichnis 48

Zum Titelbild: Walzen wurden bisher bevorzugt galvanisch verchromt und konnten dadurch besonders hohen Belastungen widerstehen; die Zukunft der galvanischen Beschichtungen wird unter anderem durch REACh beeinflusst; Näheres ab Seite 18 (Bildquelle: LKS Kronenberger GmbH, Seligenstadt)

RUBRIKEN

Metallrecycling 4

Permanente Trennschichten 30

Werkstofftechnisches Kolloquium 14

Anodisation bei Rieger 33

VERBÄNDE

Verein Deutscher Ingenieure (VDI) 43

Fachverband industrielle

Teilereinigung (FiT) 43

Fachverband industrielle

Beschichter (FIB) 43

GSB International 44

Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) 44

INHALT

WOMag – Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfläche –Internationales Fachmagazin in deutscher und (auszugsweise) englischer Sprachewww.womag-online.de ISSN: 2195-5891 (Print), 2195-5905 (Online)

Erscheinungsweise12 x jährlich, jeweils zum 10. des Monats

Herausgeber und VerlagWOTech – Charlotte Schade – Herbert Käszmann – GbR Am Talbach 2 79761 Waldshut-Tiengen Telefon: 07741/8354198 www.wotech-technical-media.de

VerlagsleitungCharlotte Schade Mobil 0151/29109886 schade@wotech-technical-media.deHerbert Käszmann Mobil 0151/29109892 kaeszmann@wotech-technical-media.de

Redaktion/Anzeigen/Vertrieb/Abosiehe Verlagsleitung

BezugspreiseJahresabonnement Online-Ausgabe: 149,– E, inkl. MwSt. Die Mindestbezugszeit eines Abonnements beträgt ein Jahr. Danach gilt eine Kündigungsfrist von zwei Monaten zum Ende des Bezugszeitraums.

Es gilt die Anzeigenpreisliste Nr. 03 vom 1. September 2013

InhaltWOMag berichtet über: – Werkstoffe, Oberflächen – Verbände / Institutionen– Unternehmen, Ausbildungseinrichtungen– Veranstaltungen, Normen, Patente

Leserkreis: WOMag ist die Fachzeitschrift für Fachleute des Be-reichs der Produktherstellung für die Prozesskette von Design und Konstruktion bis zur abschließenden Ober-flächenbehandlung des fertigen Produkts. Im Vorder-grund steht die Betrachtung der Werkstoffe und deren Bearbeitung mit Blickrichtung auf die Oberfläche der Produkte aus den Werkstoffen Metall, Kunststoff und Keramik.

WOMag-BeiratWOMag wird von einem Kreis aus etwa 20 Fachleuten der Werkstoffbe- und -verarbeitung sowie der Oberflä-chentechnik beraten und unterstützt.

BankverbindungBW-Bank, BLZ 60050101, Konto 2344238

Das Magazin und alle in ihm enthaltenen einzelnen Bei-träge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Bei Zusendung an den Verlag wird das Einverständnis zum Abdruck vorausgesetzt. Nachdruck nur mit Geneh-migung des Verlages und ausführlicher Quellenangabe gestattet. Gezeichnete Artikel decken sich nicht unbe-dingt mit der Meinung der Redaktion. Für unverlangt eingesandte Manusikripte haftet der Verlag nicht.

Gerichtsstand und ErfüllungsortGerichtsstand und Erfüllungsort ist Waldshut-Tiengen

HerstellungWOTech GbR

DruckSCHMID Druck + Medien GmbH & Co. KG

© WOTech GbR, 2013

IMPRESSUM

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WERKSTOFFE

WOMag

Die Minen der Zukunft für unsere Technik-gesellschaft liegen vor unserer Haustüre oder sogar in unseren Schubladen und Kel-lern. Das so genannte Urban mining oder die Suche und Gewinnung wertvoller Res-sourcen aus dem Abfall der Industriegesell-schaften wird zukünftig wichtiger werden, denn Metalle, die wir nicht auf der anderen Seite der Erdkugel aus der Erdkruste holen, aus dem Gestein befreien und hierher brin-gen müssen, sondern aus unseren selbst hergestellten Produkten gewinnen können, verbrauchen deutlich weniger Ressourcen.

Die Grundlagen für ein technisch ausgefeil-tes Recycling auf der Basis von chemisch-physikalischem Wissen und geeigneten Werkzeugen stellt ein Bericht des Resource Panel im Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) vor, der dieses Jahr er-schienen ist [1]. Zum ersten Mal können Experten genauso wie interessierte Politi-ker oder Behördenvertreter aus allen Be-reichen, die mit Recycling beschäftigt sind, erprobte und verlässliche Informationen zu den Voraussetzungen und Möglichkei-ten heutiger Recyclingtechnologien in einer neutralen Form finden.

Der Bericht wurde unter der Leitung von Prof. Markus Reuter aus Finnland von ver-schiedenen Experten für die einzelnen As-pekte des Metallrecyclings zusammenge-stellt. Er gibt wesentliche Elemente des heute verfügbaren besten Wissens für das Recycling von Metallen wider und leitet da-raus verschiedene Empfehlungen an Poli-tik, Gesetzgeber und Behörden ab, wie das Recycling von Metallen künftig effektiver und wirksamer gestaltet werden kann.

Im Einzelnen geht der Bericht auf folgende Themen ein:

−Einflussfaktoren auf das Recycling

−Recyclingmöglichkeiten

−Begrenzende Faktoren für Recyclingpro-zesse

−Konsequenzen dieser Begrenzungen

−Infrastruktur für die Recycling-Optimierung

−Werkzeuge zur Entscheidungsunterstüt-zung

−Politikempfehlungen.

Historisch herrscht im Recycling, besonders im Metallrecycling, ein metallzentriertes Denken vor. Prozessketten wurden für die Extraktion von einem oder mehreren Metal-len aus Abfallströmen ausgelegt, was so-lange gut funktionierte, wie die Material-mischungen relativ einfach waren. Heute bestehen moderne Produkte, zumal aus dem Elektronikbereich, aus einer Vielzahl von Elementen, darunter oft mehr als zwei Dutzend verschiedene Metalle. Die Mi-schungen sind komplex und bedingt durch fortschrittliche Produktionstechnologie werden immer kleinere Mengen an Metal-len in immer komplexerer Weise verknüpft. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eines produktzentrierten Recyclings, bei dem aus

den Werkstoffen und der Struktur eines konkreten Produkts das geeignete Recyc-lingverfahren hergeleitet wird.

Einflussfaktoren auf das Recycling

Das produktzentrierte Recycling (product-centric recycling, PCR) erfordert ein sehr gutes Verständnis von heute verfügbaren Trennverfahren, von Metallurgie und Ther-modynamik. Dieser Ansatz betrachtet die gesamte Recyclingkette, ihre technologi-sche Leistungsfähigkeit und ihre ökonomi-sche Effizienz. Die wichtigsten Einflussfak-toren auf das Recycling sind:

−Recyclingprozesse und ihre chemischen und physikalischen Einflüsse auf die be-arbeiteten Metalle

−Sammlung und Sortierung von Abfall

−physikalische Eigenschaften und Kons-truktion der nicht mehr verwendbaren (End-of-Life, EoL) Geräte.

Die Aufgabe im modernen Metallrecycling ist vergleichbar der Aufgabe, aus einer Tasse Kaffee wieder sauberes Wasser, Kaffeepul-ver, Zucker und Milch zu gewinnen. In kom-plexen Recyclingsystemen beeinflusst jeder Faktor jeden anderen und manchmal kommt es auch auf die Reihenfolge von Trennschrit-ten an. Jeder Akteur der gesamten Produk-tions- und Recyclingkette sollte die Abläufe in allen Teilen kennen, um die Auswirkun-gen seiner Entscheidungen auf die anderen Beteiligten abschätzen zu können. Das Re-cycling von Metallen schont Ressourcen, da der Energieaufwand für ihre Gewinnung aus den urbanen Abfällen (Urban mine) deutlich geringer ist als bei der Primärgewinnung.

Wichtig ist neben der Technologie auch die Ökonomie der Rückgewinnung von Me-tallen. Der Wert der gewonnenen Metalle

Metallrecycling – Chancen, Grenzen und RandbedingungenVon Marc Brunel

Wirtschaft und Politik erkennen mehr und mehr, dass Abfälle wichtige Rohstoffquellen sind. Während bei Kunststoffen heute in ers-ter Linie der Energieinhalt genutzt wird, zeichnen sich zahlreiche Produkte durch ihre Mischung an wichtigen Metallen in ganz ver-schiedenen Konzentrationen aus. Zur Nutzung dieser Rohstoffquelle müssen bestehende Rückgewinnungsverfahren angepasst und erweitert werden. Zur Unterstützung der Entwicklungen ist die Politik angehalten, für die notwendige Rahmenbedingungen zu sorgen.

Waste is nowadays an important source for raw materials which is more and more recognized by industry and politics. While polymers are mostly used for their energy content today, many products contain complex mixtures of diverse metals in different concentrations. To make use of this material source the existing recovery methods have to be adapted and enhanced. Politics should support these developments by defining the right framework.

Elektronikschrott als Quelle von wertvollen Me-tallen Quelle: ALBA Group

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WERKSTOFFE

WOMag

muss alle Operationen zu ihrer Gewinnung wirtschaftlich tragen. Dies hängt einerseits von der Menge und Qualität der Metalle ab, andererseits aber auch von ihrem Welt-marktpreis, der heute meist sehr volatil ist und längerfristige Voraussagen nicht mehr erlaubt.

Die Gestaltung von Produkten entscheidet allerdings auch ganz wesentlich über den Aufwand für die Recyclingprozesse und kann so die Wirtschaftlichkeit verändern. Nicht immer lässt sich ein Produkt günstig für das Recycling gestalten, denn seine ei-gentliche Funktion steht natürlich immer an erster Stelle. Allerdings wäre bei entspre-chendem Wissen um nachgelagerte Prozes-se oft eine Unterstützung möglich, wenn sie denn dem Hersteller einen Vorteil brächte.

welche Metalle in welcher Form tatsächlich zurückgewonnen werden. Damit ist die Vor-behandlung letztlich wichtiger für die Art der Produkte und den erzielbaren Erlös als die eigentlichen Gewinnungsprozesse wie das Schmelzen oder die Extraktion. Alle Metalle aus einem gegebenen Produkt zu recyceln ist ein komplexes Puzzle aus tech-nischen und ökonomischen Randbedingun-gen, bei welchem häufig noch rechtliche und regulatorische Vorschriften zu berück-sichtigen sind.

Infrastruktur für die Recyclingoptimierung

Für optimale Recyclingverfahren gibt es eine Reihe notwendiger Randbedingungen und Infrastrukturen, die der Bericht des Re-source Panel beschreibt. Ein zentrales Ele-ment dabei sind beste verfügbare Techno-logien (Best Available Techniques, BAT) für die Aufbereitung und Sortierung von Ab-fällen. Diese Methoden müssen nicht not-wendig hochtechnisiert sein, sie können im Gegenteil auch in der qualifizierten manuel-len Zerlegung oder Bearbeitung von einzel-nen Komponenten bestehen. Wichtig sind aber klare Standards, die eingehalten und überprüft werden. Damit soll eine gleich-bleibend hohe Qualität der separierten Teil-ströme erreicht und gesichert werden, die wiederum (siehe oben) Grundlage für eine wirkungsvolle Metalltrennung ist.

Die politischen Instanzen, die für die Regu-lierung von Recyclingsystemen zuständig sind, sollten sich nicht allein auf Vorschrif-ten und Gesetze verlassen. Vielmehr sollten die Bedingungen so gesetzt werden, dass sich ökonomische Anreize dafür ergeben, Abfälle nach besten verfügbaren Technolo-gien zu behandeln. Solche Anreize können und müssen teilweise auch für strategi-sche Metalle geboten werden, deren Recyc-ling unter reinen Marktbedingungen heute nicht wirtschaftlich, aber aus politischen oder Umweltgründen gewollt ist. Recycling-ziele sollten nicht unrealistisch ausfallen, denn die physikalischen und thermodyna-mischen Grenzen können nicht verschoben werden. Je nach Abfallstrom sollten auch Vorgaben für die Behandlung vermieden werden, die zu unvermeidbaren Verlusten einzelner Metalle führen.

Das notwendige Wissen für die technolo-gisch und ökonomisch sinnvolle Gestaltung von Recyclingsystemen findet sich unter an-derem in der Bergbau- und Minenindustrie, die schon immer mit ähnlichen Randbedin-gungen arbeiten und dafür sinnvolle Lösun-gen finden musste.

Die Vorteile für alle Akteure der Recycling-kette sind am größten, wenn ein möglichst guter Informationsaustausch entlang der gesamten Kette stattfindet. Die Motivation für einen solchen Datenaustausch sollte nicht nur durch regulatorische Auflagen, sondern durch ökonomische Vorteile be-gründet sein, dann werden effiziente Lö-sungen dafür gefunden.

Die Modellierung von Recyclingprozessen schließlich ermöglicht eine bessere Um-setzung von recyclinggerechten Konstruk-tionen oder besser von Konstruktionen für Ressourceneffizienz. Mit Hilfe von Simulati-onswerkzeugen, welche die verschiedenen Ausgangsströme der Recyclingprozesse quantitativ abbilden, lassen sich die Aus-wirkungen von Konstruktionsänderungen auf das Recyclingergebnis ebenfalls quan-titativ bestimmen. So können iterativ recyc-linggerechtere Gestaltungslösungen gefun-den werden.

Werkzeuge zur Entscheidungsunterstützung

Die Kombination von verschiedenen Model-lierungswerkzeugen erlaubt die detaillierte Abbildung von Recyclingprozessen auf der Basis physikalischer und thermodynami-scher Zusammenhänge. Eines der grund-legenden Hilfsmittel, das im Bericht näher beschrieben wird, heißt Metall-Rad (Metal Wheel). Es gibt einen Überblick über ver-schiedene, in großen Mengen eingesetzte Metalle oder solche, die wiederum andere Metalle lösen. Für Metallmischungen wird angegeben, welche Kombination von Ele-menten mit Hilfe pyrometallurgischer oder hydrometallurgischer Verfahren getrennt werden kann und welche Elemente im Ab-fall, also meist der Schlacke, verbleiben.

Auf Basis solcher Modelle lassen sich Alter-nativen zur Freisetzung bestimmter Zielme-talle aus spezifizierten Produkten model-lieren und vergleichen. Die Voraussetzung

Geschredderter Elektronikschrott, heute meist Basis für die Aufarbeitungund Metallgewinnung Quelle: ALBA Group

Recyclingmöglichkeiten, begrenzende Faktoren und Konsequenzen der Faktoren

Beim Recycling ist der erste Schritt nor-malerweise die Zerkleinerung der Abfälle. Wenn aber Metalle mit anderen Werkstoffen kombiniert sind, dann ist nach der Zerklei-nerung eine Trennung dieser Bestandtei-le oft nicht oder nicht vollständig möglich. Damit gehen bedeutende Metallmengen beispielsweise mit Kunststoffen in die wei-tere Verwertung oder komplexe Metallmi-schungen werden in einem Schmelzprozess bearbeitet, in dem einige Metalle prozess-bedingt verloren gehen und in der Schlacke landen. Je nach Metall und Prozess kann es sogar passieren, dass ein Metall gewonnen werden kann, ein anderes, ähnliches jedoch verloren geht, weil der jeweilige Prozess keine separate Gewinnung erlaubt. Auch die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte kann darüber entscheiden, ob ein Metall als Wertstoff gewinnbar ist oder nicht.

Der Grad und die Qualität der vorausgehen-den Trennung entscheidet letztlich darüber,

Industrielle Kupfergewinnung durch Elektrolyse, im Bild beschichtete Kathoden Quelle: Aurubis AG

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WERKSTOFFE

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hierfür ist allerdings das genaue Wissen über den Aufbau und die Zusammensetzung der eingesetzten Werkstoffe und deren Ver-halten in verschiedenen Trennprozessen in Abhängigkeit von dem oder den Zielmetal-len. Die Kopplung solcher Simulationen mit den Ergebnissen von Lebenszyklusanalysen oder mit Werkzeugen zum Lebenszyklus-Management von Produkten ergibt schließ-lich eine Umgebung, in der Recyclingpro-zesse umfassend und komplex geplant und bewertet werden können. Solche Werkzeu-ge stehen heute bereits zur Verfügung und sie müssen zukünftig weiter entwickelt und verbreitet werden, um die technologische Basis aller Recyclingverfahren ständig zu verbessern. Dies wird auch die Rückgewin-nung von Metallen erlauben, die selten oder teuer sind und heute oft nur in sehr gerin-gen Mengen in den Abfallströmen vorkom-men. Damit sind sie sehr schwer zu isolieren und gehen heute meist in die Rückstände der Prozesse.

Politikempfehlungen

Der Bericht listet viele konkrete Empfehlun-gen an die Politik auf, von denen einige hier

widergegeben werden, sofern sie nicht wei-ter oben im Text bereits erwähnt wurden.

Recycling ist eine technologisch-ökonomi-sche Aktivität, sie ist näher an Produktions-prozessen als an der klassischen Umwelt-technik angesiedelt.

Gewichtsbasierte Sammelziele sind nicht hilfreich, um das Recycling der vielen kriti-schen und in geringen Konzentrationen vor-kommenden Metalle zu motivieren. Es soll-ten zukünftig spezifische Ziele für Basis-, Technologie- und kritische Metalle defi-niert werden. Die Ziele für die Rückgewin-nung dürfen nicht zu hoch sein, das würde zu extrem hohem Energieverbrauch führen. Andererseits sollten die Ziele auf der Basis der besten verfügbaren Techniken (BAT) de-finiert und eingefordert werden.

Ein produktorientiertes Recycling erfordert ein tiefgreifendes Umdenken in Politik und Verwaltung. Es ist sehr viel komplexer als das metallorientierte Recycling und basiert auf ineinander greifende technische Prozes-se. Diese zumindest im Ansatz zu verstehen und ihre Potentiale so in Gesetze und Vor-schriften umzusetzen, dass ambitionierte, aber technisch erreichbare Ziele dabei he-rauskommen, ist die große Herausforde-rung, die auch den Aufbau technischer Kom-petenz in Behörden notwendig macht.

Die Idee des Design-for-recycling sollte durch das Konzept des Design-for-resour-ce efficiency ersetzt werden. Die Betrach-tung eines Produkts entlang des gesamten Lebenszyklus in Verbindung mit leistungs-fähigen Simulationswerkzeugen erlaubt die Bewertung von Änderungen am Anfang des Produktlebens im Hinblick auf die Konse-quenzen beim Recycling. Die Ressourcen-nutzung über den gesamten Lebenszyklus sollte minimiert und alle Akteure sollten durch Informationsaustausch und ökono-

Gallium, ein teures Metall, das in Elektronik-schrott nur in Spuren vorkommt, zum Beispiel in Halbleiterchips Quelle: Wikipedia

mische Faktoren zur Zusammenarbeit mo-tiviert werden.

Die Kreislaufwirtschaft ist ein Spezialfall des 100-prozentigen Recyclings, der in der Praxis nicht mit sinnvollem Aufwand zu er-reichen ist. Als Ziel und Vision ist er wichtig, für die praktische Umsetzung in der Indus-trie jedoch sollten keine 100-Prozent-Ziele gesetzt werden.

Die beste Regulierung ist diejenige, die für die Internalisierung der externalisierten Kos-ten sorgt. Dies muss mit realistischen Kos-tengrößen erfolgen, damit die gewünschten Effekte auch tatsächlich eintreten.

Für bestimmte Metalle könnten zukünftig wenige spezialisierte Verwerter notwendig werden, die ihre Eingangsmaterialien aus verschiedenen Ländern einsammeln, um einen wirtschaftlich sinnvollen Prozess dar-stellen zu können. Für solche Fälle müssen transparente Transportmechanismen über Ländergrenzen hinweg etabliert werden.

Um die Simulationswerkzeuge weiter zu entwickeln und die technologische Wis-sensbasis bei den vielen beteiligten Akteu-ren zu verbessern, sollten die Forschung und vor allem die Ausbildung von Recycling-experten konsequent verfolgt werden. Nur durch weit verbreitetes Wissen auf hohem Niveau lassen sich die oben skizzierten Vor-gehensweisen wirklich umsetzen und damit die Basis für eine gute Funktion des Ge-samtsystems legen.

Literatur

[1] UNEP (2013) Metal Recycling: Opportunities, Limits, Infrastructure, A Report of the Working Group on the Global Metal Flows to the Inter-national Resource Panel. Reuter, M. A.; Hud-son, C.; van Schaik, A.; Heiskanen, K.; Mes-kers, C.; Hagelüken, C.

DOI: 10.7395/2013/Brunel5

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WERKSTOFFE

WOMag

Schätzungen zufolge wird ein Drittel der ge-samten Energie, die auf der Welt verbraucht wird, zur Überwindung von Reibungswider-stand aufgewendet. Vor diesem Hinter-grund ist die Erforschung des Phänomens der Reibung von großem Interesse. Dies gilt auch für ihre Richtungsabhängigkeit: Schon beim Streicheln einer Katze stellt man fest, dass die Reibung von der Richtung abhängt – mit dem Strich geht es einfacher als dage-gen. Bei der Untersuchung der Richtungs-abhängigkeit von Reibung im atomaren Be-reich standen Forscher allerdings lange Zeit vor einem Problem. So mussten die Mes-sungen in der Regel mehrmals wiederholt werden, um zu klären, ob die Beobachtun-gen das Resultat der zu untersuchenden Probe sind, und nicht der Messspitze, die die Probe untersucht.

Die Regensburger Forscher haben deshalb ein besonderes Messverfahren entwickelt. Dabei wird eine Siliziumoberfläche von einer Sonde abgetastet, die sich parallel zur Oberfläche bewegt. Für die mechani-sche Abtastung der Oberfläche nutzten die Forscher einen speziellen qPlus-Lateral-kraftsensor, der auf der Stimmgabel einer Quarzuhr basiert und die Sondenspitze in Schwingungen versetzt. Die Sondenspitze kommt bei diesem Verfahren nicht mit der Oberfläche in Kontakt.

Die Siliziumatome auf der Oberfläche wur-den zudem in Pärchen beziehungsweise so genannten Dimeren auf unterschiedlich

hohen Ebenen angeordnet – ähnlich einem Schaukelpferd (Abb.  1). Die atomaren Schaukelpferdchen ließen sich leichter in Längs- als in Querrichtung auslenken, wie von den Regensburger Experimentalphysi-kern gezeigt und durch Berechnungen der Prager Forscher bestätigt wurde.

Auf diese Weise waren die Wissenschaft-ler in der Lage, Reibungskräfte in zwei ver-schiedene Richtungen (parallel und senk-recht zu den atomaren Schaukelpferdchen) direkt miteinander zu vergleichen, da sich die Ausrichtung der atomaren Schaukel-pferdchen um 90° dreht, wenn die Mess-spitze auf eine jeweils höhere oder niedri-

gere Ebene wechselte (Abb. 2). Die Forscher stellten so fest, dass die atomare Oberflä-chenstruktur maßgeblichen Einfluss auf die Richtung der Reibungskräfte hat.

➲➲ www.physik.uni-regensburg.de

Original-Titel der Publikation:

A. J. Weymouth, D. Meuer, P. Mutombo, T. Wut-scher, M. Ondracek, P. Jelinek, F. J. Giessibl: Ato-mic Structure Affects the Directional Dependence of Friction, in: Physical Review Letters, 111, 126103 (2013), DOI: 10.1103/Physics.6.102

Der Aufsatz im Internet unter:

http://prl.aps.org/pdf/PRL/v111/i12/e126103

Atomare Oberflächenstruktur beeinflusst Richtung von ReibungskräftenDie atomare Oberflächenstruktur hat einen wesentlichen Einfluss auf die Richtung von Reibungskräften. Dies haben Wissenschaftler der Universität Regensburg durch ein besonderes Messverfahren nachweisen können. Die Ergebnisse der Forscher um Prof. Dr. Franz J. Gießibl vom Institut für Experimentelle und Angewandte Physik sind jetzt, mit Unterstützung eines Teams um Dr. Pavel Jelinek von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Prag, in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Physical Review Letters ver- öffentlicht worden.

Abb. 1: Die atomaren Schaukelpferdchen drehen sich um 90°, wenn eine atomare Stufe überwun-den wird; dies erlaubt die präzise Messung der Querkräfte, wobei die Messspitze immer in die gleiche Richtung schwingt Bild: Universität Regensburg

Abb. 2: Vereinfachtes Schema: Der besondere Aufbau der Siliziumoberfläche erlaubt den di-rekten Vergleich der Reibungskräfte in zwei ver-schiedene Richtungen Bild: Universität Regensburg

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WERKSTOFFE

WOMag

niumindustrie gehen jährlich rund 28 Pro-zent des gesamten deutschen Aluminium-verbrauchs in die Automobilindustrie.

Anwendungsoptimierte Aluminiumwerk-stoffe finden Verwendung in Gussbauteilen, Blechen und Profilen, für Strukturbauteile ebenso wie für Funktionsbauteile. Beispie-le für Aluminiumbauteile im Automobil sind der Motorblock, die Zylinderköpfe, der An-saugkrümmer, der Bremssattel, gegosse-ne Längsträger sowie Schweller- und Bo-den-Profile. In der neuesten Generation des Mercedes-Benz SL kommt eine fast voll-ständig aus Aluminium gefertigte Rohka-rosse, beim Audi A8 der Alu-Space-Frame, ein tragender Aluminiumrahmen, und beim BMW i3 das aus Aluminium bestehende Drive-Modul zum Einsatz. Diese sicher-heitsrelevanten Strukturen unterliegen be-

sonders hohen Anforderungen an Festigkeit und Verformbarkeit.

Neue Aluminiumlegierungen für den Leichtbau

Dementsprechend befassen sich auch ak-tuelle Forschungsarbeiten mit Fragestellun-gen unter anderem zur Erhöhung der Festig-keit von Aluminiumlegierungen. So konnte beispielsweise Dominik Bösch in Untersu-chungen zum Einfluss aushärtender Legie-rungselemente auf das Eigenschaftsprofil von Druckgusslegierungen am Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Technologie der Metalle der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg in Zusammenarbeit mit Audi zeigen, dass eine Zugabe von geringen Mengen an Kupfer zum Legierungssystem Al-Si-Mg zu einer signifikanten Festigkeits-

Leichtbauwerkstoff Aluminium – Materialeigenschaften und -kreisläufeVon Dr. Stefanie Wrobel, Dr. Marcus Rauch, Dr. Marcus Seitz, und Nicola Socha, Nürnberg

Die verstärkenden Bemühungen zur Einsparung von klimaschädlichem Kohlenstoffdioxid machen vor allem die Leichtbauwerkstoffe Aluminium und faserverstärkte Kunststoffe interessant. Dabei müssen einerseits technische Probleme, vor allem bezüglich der Fes-tigkeit oder der Kontaktierung mit anderen Werkstoffen, berücksichtigt werden. Aber auch der gesamte Stoffkreislauf ist bei den neuen leichten Materialien zu berücksichtigen. Für Aluminium liegt hier eine langjährige Erfahrung und eingeführte Technologie vor. Dadurch gewinnt Aluminium gegenüber den faserverstärkten Kunststoffen einen Vorteil.

Aluminium as a Lightweight Material of construction – Properties & Recycling

Continuing efforts to reduce climate-harmful emissions of carbon dioxide emphasise the importance of lightweight materials of con-struction - in this context, notably aluminium and fibre reinforced composites. Use of such materials raises certain issues, firstly their mechanical strength and the ease of constructions involving mixed materials. Secondly is the ease of recycling these lightweight ma-terials. In the case of aluminium, recycling is a long-established process. Because this is not the case with composite materials, alu-minium scores more highly in this respect when comparing the two materials.

Aluminium – Leichtbauwerkstoff für die Automo-bilindustrie (© Norsk Hydro)

Einsatz im Automobilbau – fast vollständig aus Aluminium gefertigte Rohkarosse (© Daimler)

Ein beherrschendes Thema in der Mobilität – sei es die Automobil- oder auch die Luft-fahrtindustrie – ist und bleibt die Gewichts-reduzierung, da hierdurch der Kraftstoffver-brauch und damit die Kohlenstoffdioxid- und Schadstoffemissionen reduziert werden können. Ein Werkstoff, der sich durch sein hohes Leichtbaupotenzial auszeichnet, ist Aluminium. Auch hinsichtlich Rohstoffpreis und Fertigungskosten ist Aluminium heute in der Regel wirtschaftlich attraktiver als Faserverbundwerkstoffe, wie zum Beispiel CFK. Der Einsatz von verschiedenen Alumi-niumlegierungen und Verarbeitungsverfah-ren ist daher in hohem Maße etabliert. Dies zeigt sich auch daran, dass Aluminiumbau-teile nicht mehr nur im Premium-, sondern auch im Volumensegment eingesetzt wer-den. Bei der neuen 1,6-Liter-Dieselmotoren-familie von Opel kommt beispielsweise Alu-minium als Gehäusewerkstoff zum Einsatz. So hat sich der Aluminiumanteil am Fahr-zeug innerhalb der letzten 20 Jahre nahe-zu verdreifacht und nimmt weiter zu. Nach Angaben des Gesamtverbandes der Alumi-

WERKSTOFFE

steigerung führt. Hierdurch ist eine Redu-zierung des Bauteilgewichts bis zu 18 Pro-zent möglich, was wiederum einen Beitrag zur Verbesserung der CO2-Bilanz zukünfti-ger Automobile leisten kann. Die aus der Diplomarbeit hervorgegangenen Ergebnis-se stellen einen wichtigen Beitrag in der Entwicklung einer neuen Klasse von hoch-festen Aluminiumdruckgusslegierungen bei Audi dar. Die Arbeit wurde mit dem Nachwuchspreis Neue Werkstoffe 2013 des Clusters Neue Werkstoffe ausgezeichnet.

Bei der Entwicklung von neuen Legierun-gen wird auch die Betrachtung der Recyc-lingfähigkeit beziehungsweise der Einsatz-möglichkeit von Sekundäraluminium immer wichtiger. Zum einen kann mit Sekundäralu-minium eine zusätzliche Rohstoffquelle für Aluminium erschlossen und zum anderen durch die Nutzung von Schrotten Primär-energie eingespart werden. Die bei der Her-stellung von Primäraluminium eingesetzte Energie ist im Schrott im Prinzip gespei-chert, wodurch Energieeinsparungen von bis zu 95 Prozent möglich sind.

Dass rezykliertes Aluminium auch den Weg in die Anwendung findet, zeigt das Beispiel des AMAG Green Alu, ein Aluminiumblech mit einem Recyclinganteil von 90 Prozent, welches jetzt für die Herstellung der Koffer-raummulde des neusten Mercedes-Benz SL genutzt wird. Die geforderten Werkstoff-eigenschaften sind jedoch für jede An-wendung und jedes Produkt spezifisch.

Daher muss insbesondere beim Einsatz von Sekun däraluminium sichergestellt wer-den, dass die Legierungen die Anforderun-gen der jeweils angewandten Normen er-füllen. So ist zum Beispiel der Eisengehalt kritisch für die Korrosionseigenschaften und weitere Legierungselemente wie Kup-fer und Zink sowie Spurenelemente wie An-timon, Chrom, Nickel, Wismut, Zinn, die in Primärmaterial nicht vorkommen, können im rezykliertem Material Toleranzgrenzen aus Legierungsnormen überschreiten. Dies hat zur Folge, dass beispielsweise nach DIN EN 1706:2010 geforderte hohe Dehn-werte für Gussbauteile nicht mehr erreicht werden können.

Herausforderungen beim Einsatz von rezykliertem Aluminium

Ein Ansatz, die Einsatzmöglichkeiten von Sekundäraluminium zu erhöhen, ist die Vermeidung des so genannten Downcycling beim Recycling. Hierzu ist eine sortenreine Trennung erforderlich, da Legierungsele-mente beim Umschmelzen nicht abgetrennt werden können. Da sortenreines Material jedoch nur in relativ geringen Mengen ver-fügbar ist, müssen andere Wege zur Erhö-hung des Anteils an rezykliertem Material in den Werkstoffströmen betrachtet werden.

Hierzu gilt es einerseits, genau zu unter-suchen, welche Schrotteinsatzquoten bei der Herstellung von genormten Aluminium-legierungen maximal möglich sind, ohne die

geforderten Legierungseigenschaften zu gefährden. Andererseits kann bei der Ent-wicklung von neuen Legierungen der ver-stärkte Einsatz von Schrotten berücksich-tigt werden, um das Aluminiumrecycling und damit einhergehend den Einsatz grö-ßerer Anteile von unterschiedlichen Schrot-ten ermöglichen. Im Zuge der Untersuchung des spezifischen Einflusses verschiedener Legierungselemente auf die Materialeigen-schaften könnten in diesem Zusammen-hang auch Toleranzgrenzen untersucht und in enger Zusammenarbeit mit den Anwen-dern gegebenenfalls angehoben werden.

Eine geringfügige Anhebung des erlaub-ten Kupfergehalts kann beispielsweise zu einer deutlichen Steigerung des möglichen Schrotteinsatzes führen – ohne die Korro-sionseigenschaften merklich zu beeinflus-sen. Die Beschränkung der Anteile an Nat-rium, Calcium und Phosphor ist ebenfalls in

Recycling von Aluminium – Rohstoffquelle und Energieeinsparung (© Norsk Hydro)

Phosphatieren / beölenAluminium waschenAluminium passivierenAluminium eloxierenAluminium hartanodisierenChemisch NickelZink (Novatec 100 bis 121)

Zink-Eisen (Novatec 200 bis 221)Zink-Nickel (Novatec 300 bis 321)Zink-Lamelle Zink-Thermo-DiffusionNasslack (1K und 2K)GleitmittelKombinationsschichten

Unsere Verfahren Unser ServiceBürsten Ölen ReibwertmessungEntmagnetisierenSchichtcharakterisierungMaterialographieVerspannungsprüfung

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vielen Legierungsspezifikationen zu finden. Der maximal zulässige Gehalt schwankt je nach Anwender und Produkt. Ein häufig zu findender Wert liegt bei 20 ppm. Diese Res-triktion bedeutet eine starke Einschränkung hinsichtlich der potentiell nutzbaren Schrot-te zur Herstellung spezifischer Legierungen. Eine nur geringfügige Anhebung der Tole-ranzgrenze, beispielsweise von 20 ppm auf 25 ppm, würde bereits große Unterschie-de in Art und Menge des einsetzbaren In-putmaterials bedeuten. Die Überarbeitung von Normen mit der Neufestlegung von To-leranzgrenzen erfordert eine enge Abstim-mung zwischen allen Beteiligen, da jedes Produkt und jede Anwendung spezielle An-forderungen an den Werkstoff stellt.

Vernetzung und Kooperation – EU-Projekt S_life

Maßgebliche Fortschritte in der Verbesse-rung der globalen CO2-Bilanz über den ge-samten Lebenszyklus eines Fahrzeugs sind auch vor diesem Hintergrund nur in Zusam-menarbeit der Akteure entlang der Wert-

schöpfungskette möglich. Dass hier Netz-werke und Cluster einen Beitrag leisten können, zeigt sich in dem EU-Projekt S_Life ,European Synergies and Co-operation for Sustainable vehicle along the Life-Cycle, einem erfolgreichen Beispiel für die grenz-überschreitende Bearbeitung von solchen Zukunftsthemen.

Im Projekt analysieren Partner aus Deutsch-land, Frankreich, Italien, den Niederlanden und Slowenien, wo die Herausforderun-gen und Potenziale für die Verbesserung der Ressourceneffizienz über den gesam-ten Fahrzeuglebenszyklus liegen und wo bei Unternehmen und in der Wissenschaft Kompetenzen vorhanden beziehungsweise zu entwickeln sind. Im Fokus stehen dabei zukünftig zu realisierende Recyclingquoten. Besonderes Augenmerk liegt zudem auf elektrifizierten Fahrzeugen, da durch eine fortschreitende Elektrifizierung neue Fahr-zeugkonzepte, Systeme und (Leichtbau-)Materialien Verwendung finden, für welche die Fragen der Wieder- oder Weiterverwen-dung noch offen sind. Im Rahmen des 2012

gestarteten Projekts wurde zunächst eine Strategic Research Agenda erarbeitet, die derzeit in einem Maßnahmenkatalog (Joint Action Plan) konkretisiert wird. Zu diesem gehören sowohl Forschungs- und Entwick-lungsvorhaben als auch Ansätze zur Ver-besserung der Rahmenbedingungen hin-sichtlich einer Wertschöpfungsinfrastruktur und der intersektoralen Zusammenarbeit (www.s-life-project.eu).

Im Umfeld dieser Themen, arbeitet der Clus-ter Neue Werkstoffe, gemanagt von der Bay-ern Innovativ GmbH, branchenübergreifend mit Unternehmen und Wissenschaftlern an Fragestellungen zum Thema Leichtbau zu-sammen. Die Entwicklung und Anwendung neuer Hochleistungsmetalle, Faserverbund- und Hybridwerkstoffe sowie Fertigungsver-fahren und Fragen der Verbindungstechnik im Multimaterialdesign stehen dabei im Fokus. Der Cluster bietet hierzu Unterstüt-zung bei der Suche nach Projektpartnern für neue Entwicklungen und begleitet die Akteure bei der Antragstellung für förder-fähige Projekte. n

Mittelständische Schrottindustrie mit GegenwindSchrottrecycling leistet einen wichti-gen Beitrag zu einem effizienten Umgang mit Rohstoffen. Das wurde auf der Stahl und Recycling Konferenz deutlich, die am 12. November 2013 im Bundeswirtschafts-ministerium stattfand. Veranstalter war die Wirtschaftsvereinigung Stahl in Koopera-tion mit dem bvse-Fachverband Schrott, E-Schrott und Kfz-Recycling, der Bundes-vereinigung Deutscher Stahlrecycling- und Entsorgungsunternehmen, dem Bundes-verband der Deutschen Gießerei-Industrie, dem Bundeswirtschaftsministerium und dem Bundesumweltministerium.

Der stellvertretende Vorsitzende des bvse-Fachverbandes Schrott, E-Schrott und Kfz-Recycling, Sebastian Will, erläuterte in sei-nem Vortrag, dass die Schrotteinsatzquote seit 1995 stetig gestiegen sei und aktuell bei 47 Prozent liege. Das bedeute, dass 2012 rund 20 Millionen Tonnen Schrott in der Stahlindustrie eingeschmolzen worden sind. Die an ausländische Stahlwerke gelie-

ferte Menge betrug zudem weitere vier Mil-lionen Tonnen Schrott.

Das zeige, so Sebastian Will, dass der Er-fassungsgrad in Deutschland sehr hoch sei. Hauptträger dieser positiven Bilanz seien unbestritten die mittelständisch geprägten Unternehmen der Schrottwirtschaft. Will sieht diese Entwicklung jedoch bedroht. Zwar wollte beispielsweise die Europäische Kommission mit einer Verordnung zum Ende der Abfalleigenschaft von Stahlschrott eine Steigerung des Recyclings erreichen, dieses Vorhaben mündete jedoch in einen unver-gleichlichen Bürokratismus, wie Sebasti-an Will, Schrotthändler und Mitinhaber der Heinz Will GmbH & Co. KG, feststellte. Im Er-gebnis nutzten die Möglichkeit des vorzeiti-gen Abfallendes für Schrotte, bis auf wenige Ausnahmen, weder die Stahlindustrie noch die Schrottindustrie.

Auch die Umsetzung der Abfallrahmenricht-linie in nationales Recht stärke die Schrott-recycler nicht. So kritisierte Sebastian Will,

dass die Regelungen des neuen Kreislauf-wirtschaftsgesetzes die Erfassungsstruk-turen von Schrott aus privaten Haushal-ten empfindlich in Mitleidenschaft gezogen haben und so eine Verringerung der Sam-melmenge zu verzeichnen sei. In Konse-quenz würden vor allem die kleinen und mittleren Unternehmen der Schrottrecyc-lingbranche geschwächt, so dass eine wei-tere Konzentration des Marktes auf wenige große Konzerne befürchtet werden müsse.

Nach seiner Einschätzung werden dem mittelständisch geprägten Recyclingsek-tor dadurch Innovationskraft und Flexibi-lität entzogen, die zur Steigerung der Res-sourceneffizienz dringend nötig wären. Diese Entwicklung werde langfristig die großen Entsorgungskonzerne und die öf-fentliche Hand auf Kosten des Mittelstan-des stärken, befürchtet der stellvertreten-de bvse-Fachverbandsvorsitzende.

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Trends im Leichtbau

Leichtbaumaterialien und Leichtbaudesign sind seit langer Zeit wesentliche Faktoren in der Produktentwicklung vieler Industrie-sektoren. Verschiedene Studien sehen in der aktuellen Diskussion zur Optimierung der verfügbaren Ressourcen und zur Ein-sparung von CO2 einen wesentlichen Schub zur intensiven Weiterentwicklung. So sieht eine Studie von McKinsey [1] für die Auto-mobilindustrie aufgrund der anstehenden CO2-Regulierung bis 2030 im Leichtbau ein Wachstum im dreistelligen Milliarden-bereich – es wird erwartet, dass der Markt von heute 70 Milliarden Euro bis 2030 auf mehr als 300 Milliarden Euro wachsen wird. Dabei wird hochfester Stahl ein wichtiger Leichtbauwerkstoff bleiben, aber insbe-sondere wird auch für neue Werkstoffe wie Carbonfaser-Verbundstoffe mit 20 Prozent Wachstum gerechnet. Hieraus leitet McKin-sey große Chancen für Zulieferer und An- lagenbauer ab.

Das Institute of Transportation Studies sieht längerfristig ebenfalls einen großen Bedarf an neuen Materialien [2]. In einer Studie aus dem Jahr 2010 wird dargelegt, dass bis 2020 mit einer Gesamtgewichtsreduktion von bis zu 33 Prozent zu rechnen ist (Abb. 1). Dabei

nimmt der Anteil von klassischen Leicht-baumaterialien wie Aluminium und Ma-gnesium zu, während gleichzeitig eine langfristige Abnahme von Stahlprodukten erwartet wird. Darüber hinaus wird eine starke Zunahme der Kunststoffanteile er-wartet, sowie die zunehmende Verwendung neuer Materialien, zu denen Kohlenstofffa-ser basierte Materialien genauso gehören wie Biomaterialien.

Durch die zunehmenden Anforderungen an ein kompaktes Design wird der Material-modifikation eine wachsende Bedeutung zukommen. Materialien werden nicht mehr als tote Konstruktionseinheiten behandelt werden können, sondern sie werden ver-stärkt funktionalisiert werden und als Funk-tionsmaterialien in Design und Sicherheit integriert [3]. Hier kommt der Oberflächen-behandlung der verschiedenen Werkstoffe eine zentrale Rolle zu.

Gerade im Bereich Sicherheit und Belast-barkeit, zum Beispiel bei Antriebs- und Bremssystem, besteht ein hohes Innova-tionspotenzial. Kurzfristig wird dieser Be-reich wohl noch von metallischen Werkstof-fen bestimmt werden. Mit fortschreitender Materialentwicklung ist aber zu erwarten, dass auch neue Materialien verstärkt ein-gesetzt werden können [4].

Bedeutung und Chancen der Oberflächentechnik

Für die Produktionsprozesse ergeben sich daraus erhebliche neue Anforderungen auch in Zulieferbranchen der Automobil-produktion wie der Oberflächentechnik. Die Forderung nach Funktionalisierung er-fordert eine zielgerichtete Oberflächenbe-handlung, die für spezielle Anforderungen bereits vielerorts entwickelt wird. Eine noch größere Herausforderung ist allerdings die Realisierung von verlässlichen Beschichtun-gen eines Massenbauteils aus nichtmetalli-schen Werkstoffen in der gleichen Qualität wie die bei Verwendung eines Bauteils aus Metall. Durch die Vielzahl von alternativen Materialien treten die Summeneigenschaf-ten verstärkt in den Vordergrund. Fragen der Kontaktkorrosion sind ebenso wie Fra-gen der Beschichtungsfähigkeit bei weitem noch nicht gelöst. Für die Oberflächentech-nik bedeutet dies, parallel zur Entwicklung der Materialien geeignete Beschichtungs-methoden zu erarbeiten, welche die Quali-tät in Design und Funktion garantieren.

Diese Anforderungen aus der Industrie ge-nerierten die Idee eines übergreifenden Projekts speziell zum Thema Oberflächen- und Verbindungstechnik für den Leichtbau, das in dem Workshop in Stuttgart anhand von ausgewählten Aspekten vorgestellt und diskutiert wurde. Ziel ist es, Ansätze für eine innovative Zusammenarbeit von Interessen-ten aus Industrie und Forschung zu entwi-ckeln, um die übergreifenden Anforderun-gen umsetzen zu können.

Gemeinsam forschen am Beispiel ARENA 2036

Entwicklungen können aufgrund der Kom-plexität nur durch eine gemeinsame Heran-gehensweise aller am Prozess Beteiligten

Heute an den Entwicklungen von morgen arbeiten – die Zukunft im LeichtbauVon Dr. Uwe König, Haan, Udo Sievers, Stuttgart, und Herbert Käszmann, Waldshut-Tiengen

Derzeit zeigt sich in einem der wichtigsten Industriebereiche Deutschlands, dem Fahrzeugbau, ein Wandel im Angebot. Nach jahre-langen Ankündigungen sind jetzt die ersten Fahrzeuge in Leichtbauweise und mit neuem Antriebskonzept für breite Käuferschichten zu akzeptablen Preisen im Angebot. Leichtbauwerkstoffe stellen neben dem Elektroantrieb und der Stromspeicherung in Akkus hier wichtige und umwälzende Neuerungen dar. Allerdings stehen noch zahlreiche Problemlösungen und Verbesserungen an. Dies war auch der Anlass für einen Workshop, zu dem die eiffo und die i.con innovation GmbH eingeladen hatten. Mit eiffo ist ein neues Unter-nehmen auf dem Gebiet der Innovationsunterstützung in der oberflächentechnischen Industrie tätig, das aus erfahrenen Fachleuten der Branche besteht. Diese werden aktuelle Themen aufgreifen und gemeinsam mit den Unternehmen bearbeiten.

Abb. 1: Mögliche Gewichtseinsparung durch neues Fahrzeugdesign

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erfolgen. Beteiligt sein sollten Forschungs-einrichtungen, Rohstoffhersteller, Zuliefer-betriebe sowie die Hersteller der Endpro-dukte wie Automobilhersteller. Erst diese vorausschauende Kooperation aller Betei-ligten sichern nachhaltig die Innovations-kraft in der Automobiltechnik und auch in anderen Branchen ab.

Als ein Beispiel wurde die Kooperation ARENA2036 vorgestellt. Hierbei handelt es sich um ein Konsortium zur Untersu-chung und Entwicklung neuer Bauweisen und Produktionsprozesse für die nächste Generation des Automobilbaus. Ausgangs-punkte dafür sind die erwartete weitere Er-höhung der Variantenzahl durch alternati-ve Antriebe und Ausstattungen, die damit steigenden Kosten der Produktion und die Forderung nach Vermeidung von Gewichts-erhöhung trotz weiter erhöhtem Fahrzeug-komfort. Im Fokus steht hierbei die Nach-haltigkeit der Produktion, bei der einerseits die hohe Qualifikation der Mitarbeiter stär-ker berücksichtigt und zum andern beson-ders hoher Wert auf Innovationen gelegt wird. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen der ARENA2036, bei der Wissenschaft und Industrie unter einem Dach vereint sind, umfangreiche F&E-Vorhaben initiiert.

In den auf Werkstoffentwicklung und Pro-duktionstechnik fokussierten Startprojek-ten der ARENA2036 arbeiten bisher primär Großunternehmen und Wissenschaft zu-sammen. Diese Projekte befassen sich mit dem funktionsintegrierten Leichtbau, digi-talen Prototypen und einer wandlungsfähi-gen Produktion. Kleine und mittlere Unter-nehmen (KMU) der Zulieferindustrie sollen über die Bildung eigenständiger Konsor-tien, in denen jeweils spezifische Themen und Aufgaben bearbeitet werden, mit der ARENA2036 zusammenarbeiten. Mit die-ser Art der Kooperation von KMU und Groß-unternehmen sollen die KMU in die Lage versetzt werden, neue Anforderungen aus den Entwicklungen der Großunterneh-men schneller als bisher in die Produktion umzusetzen.

Die Möglichkeiten einer Zusammenarbeit werden dabei wesentlich bestimmt durch die Regionalität und die Frage, inwieweit die Tätigkeitsfelder interessierter Partner in die durch ARENA2036 benannte Prozess-kette integriert werden können. Die Fokus-sierung auf Schwerpunktbereiche erfordert, dass die zu bearbeitenden Themen im Vor-feld möglichst exakt definiert werden. Hier-zu ist es notwendig, den Dialog zwischen den interessierten Unternehmen ebenso

zu initiieren und zu fördern wie den Erfah-rungsaustausch auf Fachebene sowie die Kooperation in Forschungsvorhaben und Industrieprojekten zu unterstützen.

Fahrzeugproduktion

Ein Schwerpunktthema ist der Umgang mit der steigenden Modellpalette der Automo-bilhersteller. Diese Entwicklung wird ver-stärkt von der zunehmenden Zahl neuer Antriebsvarianten und neuer Materialien ausgelöst, durch welche die weiter stei-genden Wünsche der Kunden nach Kom-fort ebenso erfüllt werden sollen wie die gesetzlichen Vorgaben zur Reduzierung der CO2-Emissionen. Allerdings müssen diese Veränderungen stets so vollzogen werden, dass eine Produktion wirtschaftlich bleibt. Die damit notwendig zunehmende Flexibili-tät steht der weiteren Automatisierung und Optimierung der bestehenden Produktions-linien allerdings entgegen.

Die Lösung dieses Problems wird in der Entwicklung einer wandlungsfähigen Pro-duktion gesehen, die ein vergleichsweise einfaches Umrüsten auf unterschiedliche Produktvarianten ermöglichen soll. Als Kon-sequenz sind für die eingesetzten Bauteile und Komponenten ein höherer Fertigungs-grad und eine wachsende Funktionsinteg-ration gefordert. Innovative Werkstoffe wie CFK können in die bestehenden Produkti-onsketten bisher nur als Zulieferteil einge-führt werden, da die Verarbeitung von der Formgebung bis zur Verbindungstechnik deutlich von der bisherigen Technologie der Metallverarbeitung abweicht.

Bedeutung des Flugzeugbaus

Wichtige Entwicklungen zu Leichtbauwerk-stoffen und Produktionsverfahren erfolg-ten im Flugzeugbau. Die Übertragung in die Automobilproduktion erfordert erheb-liche Weiterentwicklungen vor allem zur Senkung der Produktionskosten und zur Großserientauglichkeit. Eine wesentliche Tendenz ist die Vorabsimulation der Werk-stoffeigenschaften, welche die Leichtbau-werkstoffe bis zum Einsatz und der Ver-arbeitung von Faserwerkstoffen umfasst. Aktuelle Forschungsfelder sind unter ande-rem das Preforming und die Formfüllung. Als Querschnitts themen stehen die Verbin-dungstechnologien, die Funktionsintegrati-on, die Hybridisierung oder fertigungsge-rechte Bauweisen auf der Agenda. Auch die Integration neuer Energiequellen, wie Bat-terien und Brennstoffzellen, ist von hoher Bedeutung, insbesondere im Hinblick auf

die Sicherheit. Damit kommt auch der Qua-litätssicherung der Prozesse eine hohe Be-deutung zu.

Kontaktkorrosion

Bei der Verarbeitung von Leichtbaumate-rialien muss besonders die Kombination der Werkstoffe betrachtet werden, da viele neue Materialien eine komplizierte Struk-tur mit teilweise anisotropen Eigenschaf-ten haben. Hieraus resultieren auch unter-schiedliche Eigenschaften der Oberflächen, die sich beispielsweise in unzureichender Haftfestigkeit oder einer zu hohen Korrosi-on an den Verbindungsstellen bemerkbar machen können. Diese Erfahrungen wurden bereits bei der Verwendung von Aluminium als einem der ersten Leichtbauwerkstof-fe gemacht und wiederholen sich nun bei den CFK-Werkstoffen. Bisher konnten noch keine geeigneten Oberflächenveredelungs-methoden befriedigend entwickelt werden.

In dem Workshop wurde deutlich, dass dies wesentlich auch darauf zurückzuführen ist, dass Anforderungen der Kunden oft nicht eindeutig definiert worden sind. Deshalb kann eine Lösung nur dann mit gutem Erfolg entwickelt werden, wenn Vertreter der ge-samten Prozesskette von Anfang an an der Lösung arbeiten – nur interdisziplinäre Ar-beit führt zum Erfolg, was an einem entspre-chenden Beispiel gezeigt werden konnte.

Beschichten von Faserverbundwerkstoffen

Die aktuelle, wichtige Materialklasse der Faserverbundwerkstoffe reicht von ge-füllten Kunststoffen bis hin zu den über-wiegend aus Fasermaterial bestehenden Kohlefaserwerkstoffen.

Kunststoffe sind elektrolytisch in der Regel nicht direkt beschichtbar, da sie nicht elek-trisch leitend und nicht benetzend sind. Die etablierte Beschichtungsmethode ist die Ätzung der Oberfläche, durch welche eine Mikrorauheit geschaffen wird, über die durch den Druckknopfeffekt eine Haftung der Beschichtung erzielt werden kann. Hohe Anforderungen ergeben sich durch komple-xe Geometrien der Bauteile, insbesondere für Innenbeschichtungen.

Für Faserverbundwerkstoffe können freige-legte Kohlenstofffasern als Basis für die Be-schichtung genutzt werden. Hierbei ist auf eine gleichmäßige Basis ohne jegliche Fehl-stellen zu achten, was wiederum spezielle Anforderungen an die Struktur der Werk-stoffe bedingt.

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Für den Automobilbau kann noch nicht zweifelsfrei beantwortet werden, ob CFK in den erforderlich Stückzahlen und zu gerin-gen Kosten überhaupt metallisiert werden kann. Es ist davon auszugehen, dass die Kosten zur Beschichtung von CFK-Werkstof-fen höher sein werden als die zur Beschich-tung heute gebräuchlichen Kunststoffe.

Ansätze für eine Beschichtung könnten sich beispielsweise aus der erforderlichen Verbindungstechnik, einer Diffusionssperre oder einer metallischen Leitfähigkeit erge-ben. Zukünftige Herausforderungen erge-ben sich aber auch aus REACh, beispiels-weise aus dem Ersatz von Chrom(VI) zur Vorbehandlung von Kunststoffen. Aber auch der höhere Aufwand zur Behandlung von Kunststoffen sowie die erforderlichen Stückzahlen werden zukünftige Entwick-lungen anstoßen. Möglichkeiten ergeben sich unter anderem aus der Laser- oder Plasmabehandlung von Kunststoffen, der mechanischen Vorbehandlung, beispiels-weise mittels Laser oder Bestrahlen mit Metallpartikeln, sowie durch Modifizierung des Kunststoffs selbst. Diskutiert wird auch eine Sensibilisierung der Oberfläche durch Adsorption von oberflächenaktiven Subs-tanzen wie selbstorganisierende Moleküle.

Metallisieren von Aluminium und Magnesium

Auch wenn die Beschichtung von Metallen grundsätzlich deutlich einfacher ist als die von Kunststoffen, gestaltet sich die galva-nische Beschichtung von Aluminium und Magnesium trotzdem deutlich aufwändiger als die von Stählen oder Kupferwerkstof-fen. Grund sind die oxidischen Deckschich-ten auf den beiden Metallen. Damit kann die sonst übliche gute Haftung durch direk-ten Aufbau von Schichtmetallatomen auf das Substratmetallgitter nicht entstehen. Notwendig ist eine Anpassung der kristal-lographischen Parameter von dem zu be-schichtenden Material einerseits und der Beschichtung andererseits. Bei der Verwen-dung von Legierungen sind darüberhinaus je nach Zusammensetzung Ausscheidun-gen, Poren oder auch ungünstige Korn- oder Gefügestrukturen zu berücksichtigen.

Diese Anforderungen werden verstärkt zu berücksichtigen sein, da bislang eingesetzte Legierungen, vor allem bei Magnesium, nicht die gewünschten mechanischen Eigenschaf-ten haben und eine Vielzahl von Elementen zulegiert werden muss. Diese wiederum er-geben Nachteile für die bisher gebräuch-lichen Beschichtungstechnologien.

Direktmetallisierung

Diskutiert und entwickelt wird eine Viel-zahl von Verfahren, die häufig für die spe-zifischen Anwendungen optimiert werden müssen. Lösungen für neue Verfahren be-fassen sich beispielsweise mit dem Zumi-schen von leitfähigen Partikeln, Nanofa-sern oder Nanoröhren (CNT), Metall, Ruß oder Graphit in den Kunststoff, um diesen metallisch leitfähig zu machen. Auch hier ist eine wichtige Voraussetzung, dass sich alle beteiligten Parteien bereits bei der Kon-struktion von Bauteilen über den gesamten Produktionsprozess austauschen.

Entwicklung in der Prozesskette

Da die Kombination der Werkstoffe ein we-sentlicher Faktor für die Bauteilproduktion ist, kommt der Funktionalisierung der Pha-sengrenze und damit der Oberflächentech-nik eine wesentliche Rolle in der Entwick-lung neuer Systeme in der Prozesskette zu.

Neue Lösungsansätze sind notwendig, da neue Materialien neue Eigenschaften auf-weisen. Diese können in der Regel nicht mehr mit etablierten Methoden beschich-tet oder verbunden werden. Neue Anforde-rungsprofile und Prüfverfahren müssen für die Entwicklung von solchen Beschichtun-gen und Verbindungselementen für zukünf-tige Werkstoffe erstellt werden. Drei zent-rale Themenstellungen sind zu behandeln:

−Kombination der Verbindung der Materia-lien durch Verbindungselemente, wie Ver-schraubungen oder auch Klebeverfahren. Hier müssen die verwendeten Materialien wie CFK oder GFK auf ihre Stabilität hin untersucht und weiterentwickelt werden. Ein wesentlicher Punkt ist die Kontakt-korrosion in der Verbindung metallisches Verbindungselement mit dem Werkstoff, welche durch die bisherigen Verfahren nur bedingt verhindert werden kann und teil-weise anderen Mechanismen folgt, als im rein metallischen Bereich.

−Die neuen Materialien besitzen andere Oberflächeneigenschaften hinsichtlich Benetzbarkeit und damit hinsichtlich Haft-festigkeit. Notwendig ist die Entwicklung neuer beziehungsweise die Anpassung vorhandener Verfahren, um die Haftfestig-keit der Beschichtungen zu ermöglichen.

−Die Beschichtung der diskutierten Materi-alien folgt in vielen Fällen anderen Mecha-nismen als die etablierter Werkstoffe. So muss die Metallisierung, die bisher häufig über eine Ätzung und eine darauffolgende mechanische Verzahnung erfolgt, ange-

passt werden. In der Diskussion sind Mo-difizierungen des Materials direkt durch Nanosysteme oder aufgebrachte aktive Zwischenschichten, die mit dem Werkstoff eine chemische Verbindung eingehen und für die Verzahnung mit den aufzubringen-den Schichten zur Verfügung stehen.

Eine erfolgversprechende Bearbeitung wird verstärkt den Kooperationsaspekt er-fordern. Hierzu bietet sich die geplante gemeinsame Plattform zum Thema Ober-flächen- und Verbindungstechnik für Leicht-bau an. Diese erfordert den Dialog der verschiedenen Kooperationen und den Er-fahrungsaustausch auf Fachebene sowie die Kooperation in Forschungsvorhaben und Industrieprojekten.

Ziel muss es sein, die Oberflächentech-nik im Entwicklungsprozess aktiv zu ver-ankern. Hierzu ist die Etablierung eines Schwerpunktbereichs notwendig, in dem die Punkte exakt beschrieben und bei Be-darf im Rahmen von Kooperationen wie der ARENA 2036 behandelt werden. Dies wird durch die eiffo organisiert und betreut.

Partner aus Unternehmen entlang der Pro-zesskette der Werkstoffbe- und -verarbei-tung bis zur Oberflächenbehandlung sind eingeladen, sich in einer vertrauensvollen Zusammenarbeit mit der Lösung der Prob-leme zukünftiger Fertigungstechnologien zu befassen. Dies sichert den Unternehmen sowie den Kunden im Bereich der Fahrzeug-technik, Luft- und Raumfahrt oder dem Ma-schinenbau den erforderlichen Technologie-vorsprung, um auch in Zukunft eine wichtige Rolle auf dem Weltmarkt einzunehmen.

Literatur

[1] Lightweight, heavy impact – How carbon fiber and other lightweight materials will develop across industries and specifically in automo-tive: McKinsey & Company, Januar 2012

[2] Review of Technical Literature and Trends Re-lated to Automobile Mass-Reduction Technolo-gy: Institute of Transportation Studies, Univer-sity of California, Davis, May 2010

[3] Future of Automotive Design & Materials: Au-tomotive Technology Centre, July 2011 (EU Pro-ject AC EMR 2012)

[4] Werkstoffe im Automobilbau – Anforderungen und Trends: Dr. R. Stauber 2006, BMW Group/Cluster Neue Werkstoffe in Bayern

Ansprechpartner:

Dr. Uwe König, eiffo e.G., Ernst-Udo Sievers, icon innovation GmbH, Wankelstraße 14, D-70563 Stuttgart Tel.: +49 (0)711/782 608 6 E-Mail: info@icon- innovation.de

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Eröffnung

Wie Prof. Dr. Wielage betonte, können so-wohl die Werkstofftechnik als auch die Oberflächentechnik wichtige Anregungen und Lösungen zu Herausforderungen der Produktherstellung liefern. Der wissen-schaftlichen Qualität entsprechend wurden die eingereichten Beiträge einer Prüfung unterzogen und drei der Beiträge wurden im Rahmen der Tagung prämiert.

vom Werkstoff bis zur Oberflächentechnik beitragen kann. Dabei wurden bisher etwa 60 Millionen Euro pro Jahr an Forschungs-mittel eingesetzt. Die Grundlagenforschung liegt in Chemnitz vor allem in den Bereichen Energietechnologie sowie Werkstoffverbun-de und Verbundwerkstoffe, wobei die Mit-gliedschaft in Spitzenclustern die Qualität zusätzlich auszeichnet. Dabei wird auch die Produktionstechnik mit Schwerpunk-ten belegt. Hierzu nannte Prof. Schubert zahlreiche Spezialbereiche mit hohem For-schungsanteil, die in unterschiedlichen Clustern und Forschungsgruppen konzen-triert sind. Dabei wird auf die Förderung des Forschungsnachwuchses großen Wert gelegt. Viele Projekte werden mit den bei-den in Chemnitz ansässigen Fraunhofer-In-stituten, der Hochschule in Zwickau sowie mit zahlreichen Unternehmen in der Region durchgeführt. Veranstaltungen wie das WTK tragen zur Vertiefung bestehender Kontakte bei und bieten die Möglichkeit, neue Verbin-dungen zu knüpfen.

Prof. Dr. Thomas Lampke betonte, dass sich das WTK nicht nur zu einer festen Größe an der TU Chemnitz, sondern auch in der Bran-che entwickelt hat. Mit der Tagung ist nach seinen Worten der Name Wielage ganz be-sonders verbunden, der mit seinen Visionen und bestehenden Kontakten zum Erfolg der Tagung, aber auch zur weiteren Entwicklung der Fachbereiche innerhalb der Forschung und Entwicklung maßgeblich beigetragen hat. Prof. Lampke dankte Prof. Wielage, der in diesem Jahr die Tagung zum letzten Mal eröffnete, für seine Arbeit. Derzeit läuft die Auswahl eines adäquaten Nachfolgers für den Bereich der Verbundwerkstoffe.

Patentwesen in Deutschland

Dr.-Ing. Carmen Steiniger eröffnete den fachlichen Teil der Tagung mit einer Betrach-tung des Patentwesens und dessen weiterer Entwicklung in Deutschland und Europa. Im Vordergrund der Betrachtungen in diesem Bereich stehen die rechtlichen Entwicklun-gen, die in diesem Jahr durch zwei wichtige Gesetze beeinflusst wurden: einmal die EU-Verordnung 1257/2012 sowie ein Überein-kommen für ein einheitliches Patentgericht.

Bisher wird in der Regel in Deutschland zu-nächst ein deutsches Patent angemeldet, aus der dann ein europäisches Patent her-vorgehen kann. Seit 1973 ist dies im euro-päischen Patentübereinkommen geregelt. Damit sollte mit einer Patentanmeldung in einer Sprache der Schutz in allen Mitglieds-staaten erreicht werden. Problem ist hier-bei, dass sich seither die Mitgliedsstaaten nicht auf eine einheitliche Sprache einigen konnten. Daher wird bis heute mit den drei Sprachen Deutsch, Englisch und Franzö-sisch gearbeitet, was aber von Spanien und Italien abgelehnt wird.

Zudem ist für Schutzrechte die Geltendma-chung der Ansprüche in jedem einzelnen Staat erforderlich (mit entsprechender Ge-bührenentrichtung). Damit sind europäi-sche Patentanmeldungen und -durchset-zungen mit viel Aufwand und hohen Kosten verbunden. Erleichterungen wurden in eini-gen Ländern (Deutschland, Großbritannien, Frankreich, Österreich, Schweiz, Liechten-stein, Luxemburg und Monaco) bezüglich der Sprache realisiert.

Als neu und vereinfachend kann nur das eu-ropäische Patent mit einheitlicher Wirkung

Werkstoffe – Entwicklungen und Perspektiven für zukünftige AnwendungenBericht über das 16. Werkstofftechnische Kolloquium und die 10. Industriefachtagung Oberflächen- und Wärmebehandlungstechnik am 5. und 6. September in Chemnitz

Das bereits zum 16. Mal stattfindende Werkstofftechnische Kolloquium, in diesem Jahr wieder zusammen mit der Industriefach tagung zu Oberflächentechnik und Wärmebehandlung, ist seit vielen Jahren eine der wichtigen technisch-wissenschaftlichen Tagungen. Damit wird vor allem auch die hohe Kompetenz des Instituts für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik der Technischen Uni-versität Chemnitz unter Leitung von Prof. Dr. Bernhard Wielage unterstrichen. Die diesjährige Veranstaltung wurde von Prof. Wielage, Prof. Dr. Thomas Lampke und Prof. Dr. Martin Wagner organisiert und bot mit 50 Fachvorträgen einen tiefen Einblick in die Entwicklun-gen auf dem Gebiet der Werkstofftechnik. Die Themenbereiche waren mechanische Werkstoffeigenschaften, Löten, das thermische Spritzen, die Funktionalisierung von Kohlenstofffasern, Beschichtung- und Oberflächentechnik sowie der Verschleiß und die thermo-mechanische Behandlung. Darüber hinaus wurde auf der diesjährigen Veranstaltung die Verleihung einer Ehrendoktorwürde an Prof. Dr. Dr. Lech Pawlowski gefeiert. Mehr als 200 Teilnehmer aus Wissenschaft und Wirtschaft waren am 5. und 6. September nach Chem-nitz gekommen.

16 Jahre Werkstofftechnisches Kolloquium (WTK) beinhalten nach den Worten von Prof. Wielage ein enormes Potenzial an Know-how; zahlreiche Neuerungen in der Industrie wurden in Gang gesetzt. Aber auch das große Interesse an den Entwicklungen in anderen Wissensgebieten sowie den An-wendern in der Industrie wird deutlich.

Der Prorektor für Wissens- und Technologie-transfer an der TU Chemnitz, Prof. Dr. Andre-as Schubert, zeigte sich erfreut, dass der Be-reich Maschinenbau und Werkstofftechnik zum großen Interesse an der Prozesskette

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bezeichnet werden. Wegen der Nichtunter-zeichnung einiger EU-Staaten sowie der Nichtmitgliedschaft von euro päischen Län-dern mit Interesse am Patentschutz, ergibt sich für den Schutz eine parallele Existenz von EU-Patent und europäischem Bündel-Patent. Vorteil ist, dass nur ein Schriftstück existiert und nur ein Prüfer zuständig ist. Hierzu gibt es einheitliche Jahresgebühren, die an das Europäische Patentamt (EPA) zu richten sind. Nach Ablauf einer Übergangs-frist (6 bis 12 Jahre) wird keine Überset-zung des Patents erforderlich, es wird also in der jeweiligen Landessprache beschrie-ben. Dafür existiert bereits heute ein Über-setzungsprogramm für derzeit 19 Sprachen, das allgemein genutzt werden kann, um den Inhalt von Patenten in unterschiedlichen Sprachen zu erhalten.

Im Rahmen der Neuerungen ist vorgesehen, dass ab 1. Januar 2014 ein europäisches Pa-tentgericht für europäische Patentsachen zuständig ist. Allerdings hat bis heute kein Staat das Abkommen ratifiziert, so dass der geplante Termin nicht eingehalten werden kann. So lange viele Dinge zum europäi-schen Patent noch nicht endgültig geklärt sind, empfiehlt die Referentin, sich mit der europäischen Patentanmeldung und dem Bündel-Patent zu befassen.

Verleihung der Ehrendoktorwürde

Den festlichen Mittelpunkt der Tagung bil-dete der Akademische Festakt am Abend des ersten Tagungstages. Mit musikalischer Umrahmung zeigte Prof. Dr. Gunther O. Hof-mann die Bedeutung der Oberflächentech-nik für die Medizin an zahlreichen Beispie-len aus seinem Fachgebiet der Chirurgie. Im Anschluss daran wurde Prof. Dr. Dr. Lech Pawlowski die Ehrendoktorwürde verliehen, für die er sich mit einem Vortrag über seine Arbeiten bedankte.

Oberflächen in der Medizin

Prof. Dr. Gunther O. Hofmann stellte in sei-nem Festvortrag die Bedeutung der Oberflä-chen in der Medizin dar. Er betrachtete die Oberfläche aus der Sicht eines Handwer-kers, in diesem Fall des Chirurgen. Dabei stand am Beginn seiner Ausführungen die Feststellung: Jedes Bauteil hat eine Ober-fläche; und diese bestimmt, wie sich ein Bauteil im menschlichen Körper verhält. Es sind hier unterschiedliche Betrachtun-gen notwendig, da die Frage der Zeitdau-er, die ein Implantat im Körper verbleibt, nicht unbedingt prinzipiell gegeben ist. Es ist zu berücksichtigen, dass Implantate un-terschiedliche Funktionen erfüllen, wie bei-

spielsweise die Abgabe von Medikamen-ten, und andererseits die Schädigung des Körpers durch Bildung von unkontrollierten Wucherungen hervorrufen können. Er be-tonte, dass Stoffe wie Nickel, Kobalt, Chrom oder Molybdän bei Vorliegen bestimmter Kombinationen sehr wohl Schäden auslö-sen, aber nicht prinzipiell. Zudem gibt es Fälle, in denen Implantate den Angriffen des Körpers nicht widerstehen. Mit Blick auf die Forschung äußerte er aus medizinischer Sicht den Wunsch, absolut resistente Mate-rialien verfügbar zu haben.

Neben künstlichen Gelenken werden Im-plantate wie Katheder oder Stents in gro-ßen Mengen in den menschlichen Körper implantiert. Verbunden sind solche Ein-griffe immer mit der Gefahr, dass Bakteri-en mit eingebracht werden, welche die Ge-sundheit gefährden können und beseitigt werden müssen. Diese Fälle verursachen nicht nur menschliches Leid, sondern auch hohe Kosten. Nach Aussage des Vortragen-den belaufen sich die daraus entstehenden Kosten auf mehrere Milliarden Euro pro Jahr.

Die Forderungen richten sich daher auf Werkstoffe, die biokompatibel sind, wobei

Prof. Schubert (Prorektor, TU Chemnitz), Prof. Wielage (Insti-tutsdirektor IWW, TU Chemnitz), Prof. Pawlowski (Ehrendok-tor, Université de Limoges), Prof. em. Steffens (Ehrendoktor), Prof. Ambroziak (Prodekan, Politechnika Wroclawska), Dr. Al-les (Kanzler, TU Chemnitz), Prof. Hofmann (Direktor der Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Friedrich-Schiller-Universität Jena), Prof. Lampke (Prodekan, TU Chem-nitz), Prof. Kroll (Dekan, TU Chemnitz)

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12 201316

WERKSTOFFE

WOMag

Rund 350 Gäste, Kunden und Interessier-te aus 13 Ländern informierten sich auf den GF Agie Charmilles EMOtion Days 2013 vom 6. bis 8. November insbesondere über vier Neuheiten unter den insgesamt 25 Maschi-nen. Das neue Konzept mit Kurzvorträgen in entspannter ‚Speakers Corner’ Atmo-sphäre und die Maschinenpräsentationen mit kompetenter Beratung wurde nach Aus-sage von Heiko Benz von den Gästen sehr gut angenommen. Europachef Bernhard Kasper ermutigte die Zuhörer seines Key Note Vortrags zu Investitionen in Hightech-Maschinen. Demzufolge verlangen Wachs-tumsmärkte der Zukunft nach innovativen Produkten und Lösungen durch Schlüssel-technologien. GF Agie Charmilles wird seine Kunden dabei durch innovative Maschinen-technologien unterstützen.

Eine der vorgestellten Neuheiten ist die Drahterodiermaschine CUT 2000S, die höchste Präzision und Oberflächengüten mit hoher Schnelligkeit kombiniert. Rund 30 % Zeitersparnis verspricht GF Agie Char-milles, nach Kenntnis des Leiter Sales Sup-port, Joachim Seele oft sogar mehr. Durch die neuartige Konzeption des IPG Gene-rators und dessen neuer Positionierung näher am Arbeitsbereich der Maschine,

lassen sich Kabelstrecken verkürzen und so Impedanzen eliminieren. Damit führen die digitalen Impulse zu noch exakteren Arbeitsergebnissen.

Als günstiges Basismodell für das Senkero-dieren präsentierte der Weltmarktführer die FORM 20 mit Rotationswechsler. Mit mini-malem Platzbedarf punktet die Neuvorstel-lung vor allem mit ihrer Vielseitigkeit und hoher Erosionsleistung.

Mit Stolz stellte Benjamin Sendler die neue 5-Achs-Fräsmaschine Mikron HEM 500 U vor. Er wies darauf hin, dass dieser preis-günstige Einstieg in die 5-Achs-Technologie mit der Performance für Profis eigentlich für jeden realisierbar ist. Eine vollausgestatte-te Heidenhain-Steuerung mit integrierter Werkstück-Verwaltung macht die neue Fräs-maschine sehr flexibel und erlaubt schnel-les Umrüsten, sowie Jobunterbrechungen und Wiedereinstieg.

Für hochpräzise Ergebnisse auf kleinstem Raum sorgt die vierte Weltneuheit HSM 200 U LP. Als 3- oder 5-Achs-Maschine mit Heidenhain-Steuerung und mit Wechsler für bis zu 140 Werkzeuge erhältlich, lie-fert sie bis auf 2 µm genaue Ergebnisse. Durch eine völlig neuartige Konstruktion bei der alle Achsen unabhängig an einem einzigen Grundkörper montiert sind, haben Temperaturveränderungen oder Erschütte-rungen keinen Einfluss mehr auf die Prä-zision der Maschine. Alle Achsen stehen zueinander immer im gleichen Winkel. Op-tional ermöglichen ein Roboterarm und ein Palettenwechselsystem mit bis zu 47 Paletten eine maßgeschneiderte Lösung auch für die mannlose vollautomatische Fräsbearbeitung. n

Erfolgreich nur mit Innovationen in WachstumsmärktenDer Werkzeugmaschinenhersteller GF Agie Charmilles zieht ein zufriedenes Fazit seiner erfolgreich verlaufenen Hausmesse EMOtion Days. Zahlreiche Besucher aus ganz Europa bestaunten an den drei Tagen vier Weltneuheiten und erlebten insgesamt 25 Maschinen im neu gestalteten Center of Competence in Schorndorf. Kurze Expertenvorträge in ungezwungener Atmosphäre boten wertvolle Informationen rund um wichtige Themen. Europachef Bernhard Kasper zeigte Trends der Zukunft auf und ermutigte die Zuhörer zu Innovationen in Wachstumsmärkten.

Für hochpräzise Ergebnisse auf kleinstem Raum sorgt die HSM 200 U LP

GF AgieCharmilles ist weltweit führende Anbieter von Maschinen, Automationslösun-gen und Serviceleistungen für den Formen- und Werkzeugbau sowie für die Fertigung von Präzisionsteilen. Die Angebotspalette reicht von Elektroerosions-, Hochgeschwin-digkeits- und Hochleistungsfräsmaschinen, über Spann- und Palettiersysteme, 3D-Lasermaschinen für Oberflächenstrukturierung, Serviceleistungen, Ersatz- und Ver-schleißteile sowie Verbrauchsmaterial bis hin zu Automationslösungen. Ansässig in der Schweiz und an weiteren 50 Standorten weltweit, ist GF AgieCharmilles für Kunden ein leistungsstarker internationaler Partner. Als eine Unternehmensgruppe des Georg Fischer Konzerns (Schweiz) beschäftigt GF AgieCharmilles rund 2798 Mitarbeitende und erwirtschaftete 2012 einen Umsatz von 848 Millionen Schweizer Franken.

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Rund 350 Gäste, Kunden und Interessierte aus 13 Ländern auf den EMOtion Days 2013

GF Agie Charmilles Europachef Bernhard Kasper ermutigte die Gäste zu Innovationen in Wachstumsmärkten

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WERKSTOFFE

WOMag

Mithilfe von Prozessanalysentechnik lassen sich Prozesse effektiv steuern und regeln. Für die prozessbegleitende Analysentech-nik gibt es verschiedene Messtechniken, bei denen sich jeweils nur ausgewählte Pa-rameter bestimmen lassen. Daher sind die Auswahl und Einbindung der Geräte in den Prozess sehr wichtig. Die 4. VDI-Fachkon-ferenz Prozessanalytische Messtechnik in der Chemieindustrie am 26. und 27. Febru-ar 2014 in Köln thematisiert Möglichkeiten und Grenzen der Messgeräte und Sensoren in verschiedenen Anwendungen. Unter der fachlichen Leitung von Dr. Michael Zöch-bauer, Leiter Forschung und Entwicklung der Sick AG, diskutieren Experten über Er-fahrungen mit der Prozessanalysentechnik im täglichen Betrieb.

Auf der Konferenz befassen sich Fachleu-te unter anderem mit den Einsatz- und Ent-wicklungspotentialen der dielektrischen Hochfrequenzspektroskopie. Sie erörtern Möglichkeiten, virtuelle Gassensor-Arrays als Elektronische Nase zu verwenden. Wie sich die Röntgenfluoreszenzanalyse zur Festkörper- und Flüssigkeitsanalyse nutzen lässt, ist ebenfalls Thema eines Vortrags. Am 25. Februar bietet die VDI Wissensfo-rum GmbH ein Spezialseminar zum Thema Statistische Versuchsplanung in der Chemie an. Konferenz und Spezialtag können ge-meinsam zu einem reduzierten Kombipreis gebucht werden.

Die Fachkonferenz richtet sich an Fachkräfte in der Prozessanalysentechnik sowie an An-lagen- und Komponentenhersteller, Mess-

gerätehersteller, Überwachungsinstitutio-nen und Behörden.

Das VDI Wissensforum mit Sitz in Düssel-dorf ist seit mehr als 50 Jahren einer der füh-renden Weiterbildungsspezialisten für Inge-nieure sowie für Fach- und Führungskräfte im technischen Umfeld. Die fast 1500 Ver-anstaltungen im Jahr decken alle relevanten Branchen ab. Das Angebot reicht von Semi-naren und Technikforen über modulare Lehr-gänge mit abschließender Zertifizierung bis zu Fachtagungen. Dabei gewähren perma-nente Marktrecherche, ein großes Experten-netzwerk und das ausgeprägte Know-how des VDI (Verein Deutscher Ingenieure) die hohe Qualität der Veranstaltungen.

➲➲ www.vdi.de/prozessanalysentechnik

Innovationen in der ProzessanalysentechnikVDI-Fachkonferenz Prozessanalytische Messtechnik in der Chemieindustrie – praxisbezogene Beispiele der Prozessanalysentechnik

Neue Materialien sind ein wesentlicher Trei-ber für Innovationen in zahlreichen Bran-chen wie der Mobilität oder der Medizin-technik. Ein wesentlicher Trend hierbei ist das Zusammenwachsen von Fertigungs-technik und Materialentwicklung, denn immer häufiger entsteht der Werkstoff erst bei der Bauteilherstellung. Dies gilt insbe-sondere für das Additive Manufacturing oder innovative Technologien zur Umfor-mung, sei es von metallischen oder polyme-ren Werkstoffen. Daher erfordern Entwick-lungen mit neuen Materialien heutzutage im frühen Stadium eine enge und zielgerich-tete Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungsketten, über Technologien und Branchengrenzen hinweg.

Das am 26. Februar 2014 in der Stadthal-le Fürth stattfindende 13. Symposium Ma-terial Innovativ konzentriert sich in seiner werkstoffspezifischen und technologischen

Ausrichtung auf Verfahren zur additiven Fertigung sowie der Umformung von me-tallischen und polymeren Werkstoffen und deren Verbundsystemen. Die Branchen-schwerpunkte liegen auf Innovationen in der Mobilität und der Medizintechnik. In Verbindung mit der begleitenden Ausstel-lung bildet diese Veranstaltung eine attrak-tive Plattform für die Präsentation aktuel-ler Entwicklungen und für die Anbahnung neuer Netzwerkkontakte für zukünftige Ko-operationen. Auf dem Programm stehen unter anderem Vorträge zu den Themen

– Innovationen mit Additiver Fertigung und Umformtechnik für polymere und metal-lische Werkstoffe (AT)

– Umformtechnik für echten Leichtbau

– Rahmenbedingungen zur Herstellung von Bauteilen für die Medizintechnik mittels Additive Manufacturing (AT)

– Dänemark: Technologien und Innovationen

Im Rahmen der Veranstaltung wird auch der Nachwuchspreis Neue Werkstoffe 2014 verliehen, der von dem Cluster Neue Werk-stoffe ausgeschrieben wird. Mit dem Nach-wuchspreis wird eine herausragende Di-plom-/Masterarbeit auf dem Gebiet der Neuen Werkstoffe mit Bezug zur industriel-len Anwendung ausgezeichnet. Einsende-schluss für die Bewerbungsunterlagen ist der 31. Dezember 2013.

Nähere Informationen zum Nachwuchs-preis Neue Werkstoffe sowie zum 13. Sym-posium Material Innovativ sind im Internet erhältlich.

➲➲ www.bayern-innovativ.de/material2014

➲➲ www.bayern-innovativ.de/cnw/ nachwuchspreis2014

13. Symposium Material InnovativKongress und Ausstellung zu Verfahren des Additive Manufacturing sowie der Umformung von metal-lischen und polymeren Werkstoffen und deren Verbundsysteme in der Mobilität und Medizintechnik

12 2013WOMag18

OBERFLÄCHEN

1 Einführung

Die Glanzchromabscheidung ist ein wesent­licher Verfahrensschritt in der dekorativen Veredlung einer Vielzahl von Gegenständen des Alltags. Verchromten Oberflächen be­gegnet man zum Beispiel bei Sanitärgegen­ständen, dekorativen Oberflächen im Auto­mobilbereich, bei Ladeneinrichtungen oder Personenleitsystemen in vielen Bereichen des öffentlichen Lebens, um nur einige der markantesten Anwendungen aufzuzählen. Die dekorative Glanzverchromung erfolgt noch zum überwiegenden Teil aus den tradi­tionellen Elektrolyten auf Chromsäurebasis, das heißt der Verbindung mit sechswertigen Chromionen. Verfahren auf der Basis drei­wertiger Chromverbindungen sind seit etwa 1970 bekannt und auch im Einsatz. Der An­teil am Gesamtvolumen der Verchromungs­elektrolyte war bisher relativ gering, auf die dafür verantwortlichen Gründe wird später eingegangen werden.

2 AbscheidungausChromsäure

Klassische Chromelektrolyte auf Basis von Chromsäure (H2CrO4) enthalten diese im Konzentrationsbereich von etwa 125 g/l bis 300 g/l. Chromsäure und Chromate sind nach der Gefahrstoffverordnung als T+ (sehr giftig) eingestuft. Beim Betrieb solcher Ver­fahren müssen entsprechende Sicherheits­maßnahmen eingehalten werden, um eine Gefährdung von Mensch und Umwelt aus­schließen zu können. Trotz der hohen Gif­tigkeit von Chromaten ist der Umgang beherrschbar. Nach Anhang 40 der Verord­nung über Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer gilt ein Grenz­

wert von 0,1 mg/l Chrom(VI) im Abwasser. Dieser kann von den Betreibern eingehalten werden, wie durch Eigenüberwachungen und auch behördlich beauftragte Abwasser­untersuchungen belegt werden kann.

Die Verwendung von Chromsäure wird durch gesetzliche Vorgaben zunehmend er­schwert. Zu nennen ist hier zum Beispiel die Störfallverordnung (12. BImSchV) von 2005. Mit der genannten Konzentration an Chromsäure sind auch die fertig angesetz­ten Elektrolyte als sehr giftig (T+) einzustu­fen. Der Galvanikbetrieb fällt dann unter die Pflichten der Störfallverordnung, wenn die Mengenschwelle von 5000 kg erreicht oder überschritten wird. Ab 20 000 kg gelten dann zusätzlich noch die erweiterten Pflich­ten nach § 9–12 der Störfallverordnung.

Der Wirkungsgrad der Chromelektrolyte liegt bei maximal 25 %. Der restliche Strom führt zu Wasserstoffentwicklung, verbun­den mit starker Aerosolbildung. Diese Chromsäureaerosole sind nach der Verord­nung 1272/2008/EG mit H330 (Lebensge­fahr beim Einatmen) eingestuft. Nach der Richtlinie 1999/45/EWG galt die Einstu­fung R26 (sehr giftig beim Einatmen). Die Aerosolbildung konnte durch den Einsatz von perfluorierten Tensiden, besonders das Perfluoroctansulfonat (PFOS), soweit unterdrückt werden, dass keine Gefahren für das Bedienungspersonal und die Um­welt zu befürchten waren. Allerdings sind die Perfluoroctansulfonate chemisch so be­ständig, dass sie weder im Chromelektro­lyten noch später in der Umwelt nennens­wert abgebaut werden. In der Folge davon kommt es zu einer Anreicherung in Flüssen

und Gewässern. Sie gelangen somit in die Nahrungskette. Der Einsatz bei der Verchro­mung ist daher nur noch unter bestimmten Auflagen zulässig.

Es wurden intensive Anstrengungen unter­nommen, um geeignete Alternativen zu den Perfluoroctansulfonaten zu entwickeln. Chromsäureelektrolyte wirken stark oxidie­rend. Nicht fluorierte Verbindungen werden chemisch abgebaut. In den meisten Fällen verbleiben teerartige Rückstände als Ab­bauprodukte, die sich auf die zu verchro­menden Oberflächen auflegen und somit keine fehlerfreie Verchromung mehr er­möglichen. Organische Verbindun gen, die im Chromelektrolyten stabil sind und che­misch nicht verändert werden, sind dann aber zwangsläufig auch in der Umwelt unter wesentlich milderen Bedingungen stabil und werden nicht abgebaut. Eine An­reichung in der Umwelt ähnlich zu den Per­fluoroctansulfonaten kann somit nicht aus­geschlossen werden. Das eigentliche Ziel bei der Substitution der Perfluoroctansul­fonate wäre somit noch nicht erreicht.

Die Aufnahme von Chromsäure in den An­hang XIV der REACh­Verordnung am 17. April 2013 baute weitere Hürden für die Ver­wendung dieses Stoffes auf. Ohne Beantra­gung einer Zulassung für die Glanzchrom­abscheidung darf dieser Stoff nach dem 21. September 2017 nicht mehr verwendet werden. Auch wenn mit der Beantragung einer Zulassung begonnen wurde und wei­tere rechtliche Schritte eingeleitet wurden, ist deren Ausgang unsicher. Und auch bei einer Zulassungserteilung muss berück­sichtigt werden, dass diese nicht auf unbe­

ChromabscheidungausChrom(III)elektrolytenVonDr.ManfredJordan,Geislingen/Steige

InFolgederArbeitenzurErfassungundEinstufungvonChemikalieninREAChkannderHauptbestandteilderklassischenElektrolytezurAbscheidungvonChromsowienotwendigeZusatzstoffeindieSituationgeraten,nurnochinsehrbeschränktemMaßeeinsetz-barzusein.AlsAlternativekommenElektrolyteaufBasisvonChrom(III)verbindungeninBetracht.VerfügbarsindhierfürderzeitVer-fahrenzurAbscheidungvondekorativenunddünnenGlanzchromschichten.DerenEinsatzerforderteinenhöherenAufwandinBezugaufdensorgfältigenUmgangmitdenElektrolytenunddieVermeidungdesEintragsvonFremdstoffen.ErsteErfahrungenmitgroßenVoluminazeigenpositiveErgebnisse.

ChromiumElectrodepositionfromTrivalentElectrolytes

AconsequenceoftheassessmentofthechemicalsinvolvedandtheirclassificationundertheEUREAChDirectiveisthathexavalentchromiumsalts,themainconstituentinvolved,aswellasvariousadditives,cannownolongerbeusedexceptinextremelylimitedcircumstances.Thealternativeistouseelectrolytesbasedontrivalentchromium.Atpresent,theseelectrolytescanonlybeusedforelectrodepositionofdecorativechromiumplatingandrelativelythinbrightdeposits.Suchsystemsaremoredemandingintermsofelectrolytemaintenanceandavoidingcontaminationwithforeignspecies.Initialexperiencesusinglargevolumeshaveprovidedverypositiveresults.

stimmte Dauer erteilt wird, sondern nach Artikel 60 der REACh­Verordnung einer be­fristeten Überwachung unterliegt.

3 AbscheidungausChrom(III)-verbindungen

Vor dem Hintergrund dieser Hürden, die für die Anwendung von Chromsäure für die Ver­wendung zur Glanzchromabscheidung auf­gebaut wurden, rücken Verfahren auf der Basis von dreiwertigen Chromverbindun­gen wieder stärker in das Interesse der An­wender. Obwohl diese Verfahren seit etwa 1970 bekannt sind, war die Anwendung bis­her nur wenig verbreitet. Bei den Verfahren auf Chloridbasis konnte der gewohnte helle Chromglanz der konventionellen Chrom­elektrolyte nicht erreicht werden. Das stellt insbesondere für einen Auftraggeber, der Bauteile bei verschiedenen Galvanikunter­nehmen beschichten lässt, ein großes Pro­blem dar. Bauteile aus klassischen Chrom­säureelektrolyten können nicht mit solchen aus dreiwertigen, chloridhaltigen Elektro­lyten verbaut werden. Der Farbunterschied der einzelnen Oberflächen wäre zu groß. Er­schwerend kommt hinzu, dass Chrom(III)­ elektrolyte sehr empfindlich gegen Metall­verunreinigungen wie Zink, Kupfer, Nickel und Eisen reagieren (Tab.  1). Ein Über­schreiten der Grenzwerte führt zu dunk­leren Schichten oder weiteren Abschei­

dungsfehlern, wie beispielsweise zu Deckungsproblemen.

Die Entwicklung von Chromelektrolyten auf Basis von Chrom(III)sulfat führte zu einer wesentlichen Verbesserung der Abschei­dung. Die Dr.­Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG brachte 2008 das sulfathaltige Ver­fahren Slotochrom DR 60 auf den Markt. Die Anforderungen an die Optik der Schich­ten konnten erfüllt werden. Die farblichen Unterschiede zwischen einer Chromschicht aus einem Chromsäureelektrolyten und dem Chrom(III)elektrolyten Slotochrom DR 60 oder in der Weiterentwicklung dem Sloto­chrom DR 1140 sind kaum noch wahrnehm­bar, wie durch Farbmessungen gezeigt wer­den konnte (Abb. 1).

Wie bei jedem neuen Verfahren blieb es nicht aus, dass sich im praktischen Betrieb Störungen einstellten, die so in der Entwick­lungsphase des Verfahrens nicht in vollem Umfang erkannt werden konnten. Ähnlich wie die chloridhaltigen Verfahren sind auch die sulfathaltigen, dreiwertigen Chromelek­trolyte empfindlich gegen Metallverunrei­nigungen. Bei sorgfältiger Prozessführung sind die Grenzwerte jedoch sicher einhalt­bar beziehungsweise die Fremdmetalle las­sen sich durch Einsatz eines speziellen Fäl­lungsmittels in einfacher Weise abtrennen. Da die zu verchromenden Teile immer aus einem vorgeschalteten Nickelelektrolyten kommen, ist eine gute Spültechnik Voraus­setzung, um Verunreinigungen durch Nickel im Chromelektrolyten zu minimieren.

Störungen bei der Abscheidung werden auch durch Chromate ab Konzentrationen von etwa 50 mg/l verursacht. Es kommt hier insbesondere zu Deckungsproblemen. Chrom(VI)verbindungen können durch Oxi­dation der Chrom(III)verbindungen an der

Abb. 1: Farbmessung von Chromschichten; rot: Chromschicht aus Chrom(VI)elektrolyt; grün: Chrom­schicht aus Chrom(III)elektrolyt, Chrombad Slotochrom DR 1140, Sulfatbasis; blau: Chromschicht aus Chrom(III)elektrolyt, Chrombad Slotochrom DR 60, Chloridbasis

Tab. 1: Zulässige Metallverunreinigungen in Chromelektrolyten

Verunreini-gung

Chrom(VI)- elektrolyt

Chrom(III)- elektrolyt

Kupfer < 5 g/l < 5 mg/l

Eisen < 5 g/l < 30 mg/l

Nickel < 5 g/l < 50 mg/l

Zink < 5 g/l < 10 mg/l

Chrom Cr(III): < 3 g/l Cr(VI): < 50 mg/lLesenSieweiteralsAbonnentunter:

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12 2013WOMag20

OBERFLÄCHEN

1 Einleitung

Wesen und Konsequenzen der REACh-Ver-ordnung werden teilweise unbewusst oder bewusst in einem völlig falschen Licht dar-gestellt. Teile der Diskussionen werden in einer bemerkenswerten Mischung aus Ängsten, Behauptungen und Falschinforma-tionen geführt, speziell was die Auswirkun-gen von REACh auf galvanische Schichten im Allgemeinen und den Einsatz von Stof-fen als Produktionsmittel wie zum Beispiel Chromsäure und Chromate im Besonderen angeht. Dies betrifft beispielsweise Anwen-dungen wie die Hartverchromung, die als dekorative Verchromung bezeichneten Ap-plikationen oder auch die Kunststoffbeizen. REACh ist ein sehr komplexes Thema, das an vielen Stellen sehr emotional diskutiert wurde, wodurch Sachlichkeit verloren ge-gangen ist.

Teils werden völlig unhaltbare und fal-sche Aussagen getroffen wie zum Beispiel: Hartverchromen wird in der EU verboten. Übersetzt auf ein gängiges Bild hat diese Aussage denselben Wahrheitsgehalt wie Autofahren ist in der EU verboten! Dass dies falsch ist, weiß jeder. Dass ein Auto in fal-schen Händen, wie eine SVHC-Chemikalie in falschen Händen auch, gefährlich ist, ist ebenfalls hinreichend bekannt. Man kann aber einen Führerschein machen, dann darf man Auto fahren. Der Führerschein ent-spricht der REACh-Zulassung (Autorisie-

rung). Voraussetzung für den Führerschein sind Wissen, Ausbildung und Eignung. Die Voraussetzung für die REACh-Zulassung ist der Umgang mit den SVHC-Stoffen und vor allem die Anlagentechnik, die Mitarbeiter und Umwelt zuverlässig vor der Chemika-lie schützt.

Der vorliegende Artikel soll zur Versach- lichung der Diskussion beitragen. Dement-sprechend werden hier nur belegbare Fak-ten aufgeführt, die auch einer kritischen Überprüfung standhalten. Im Zweifel wird dabei stets und ausschließlich der Original-text von REACh in der offiziellen deutschen Übersetzung berücksichtigt. Aus diesem stammen auch alle Zitate, unter Nennung der betreffenden Artikelnummern.

2 WofürstehtREACh?

REACh steht für Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals. In der aktuellen Form einschließlich dreier Berichtigungen umfasst die deutsche Fas-sung der Verordnung 141 Artikel und 17 An-hänge auf 280 Seiten. Ihre Eckpunkte sind:

−REACh betrifft den Import, die Herstellung oder Verwendung von Stoffen über 1 t/a in der EU

−Die Unternehmen sind für die Verwen-dung von Stoffen in der Verantwortung. Der Kernsatz ist: no data, no market. Stof-fe können nur dann verwendet werden,

wenn ausreichende Informationen für eine Beurteilung vorliegen. Grundlage hierfür ist die Registrierung der Stoffe

−Alle registrierten Stoffe werden EU-weit in einer zentralen Datenbank verwaltet

−Durch REACh werden bestehende Gesetze aufgehoben, um eine einheitliche Rechts-grundlage in Europa zu schaffen

−Die für den REACh-Prozess verantwortli-che Einrichtung ist die ECHA (Abschnitt 3).

Bei aller berechtigten Kritik an der prakti-schen Umsetzung ist REACh an sich posi-tiv zu werten. Im Sinne einer sicheren und nachhaltigen Wirtschaftsentwicklung ist es zu begrüßen, dass relevante Informationen zu verwendeten Stoffen zentral gesammelt und dokumentiert werden. Wichtig ist dabei die Differenzierung des Oberbegriffs REACh von den Zulassungs- und Beschränkungs-prozessen unter REACh:

−Innerhalb der REACh-Verordnung gibt es ein Zulassungsverfahren für den Um-gang mit besonders besorgniserregenden Stoffen (englisch Substances of Very High Concern (SVHC))

−Diese Stoffe können in den so genannten Anhang XIV (auch Annex XIV) aufgenom-men werden

−Nachdem ein Stoff in Anhang VIX auf-genommen wurde, entscheidet die EU-Kommission, ob die Verwendung dieses Stoffes eine Zulassung erhält und so-

DieAuswirkungenvonREAChaufProduktionsmittelinderGalvanotechnikVonDr.MartinMetzner,Fraunhofer-InstitutfürProduktionstechnikundAutomatisierungIPA,Stuttgart

DieChemikalienverordnungREAChwurdeinersterLiniealszentraleErfassungundDokumentationeingerichtetunderfülltdamiteinenachvollziehbarsinnvolleAufgabe.AllerdingsentstandenindenvergangenenMonatenundJahrenvorallemdurchfehlerhafteAusle-gungerheblichesMisstrauenundVerunsicherungen.DieZulassungsanforderungenenthalteneinigePunkte,derenUmsetzungnochunklaristundweitereDiskussionenmitderzuständigenBehördeECHAerfordern.FürdieGalvanotechniksindderzeitChromtrioxid,BorsäureundCobaltsalzediewichtigenStoffemitHerausforderungenfüreineZulassung.DurcheineunternehmensübergreifendeintensiveMitarbeitderUnternehmenbestehendurchausguteChancen,auchweiterhindiebewährtenTechnologienderGalvanotech-nikeinzusetzen.

EffectsofREAChtoProductionMeansinPlating

TheEUChemicalsDirectiveREAChwasconceivedinthefirstinstanceasacentralisedregisterprovidingdocumentationinreadilyac-cessibleform,relatingtochemicalcompoundsincommercialuse.Thatsaid,inrecentmonthsandyears,partlyduetoambiguities,therehavebeensignificantmisgivingsanduncertaintiesinconnectionwiththeDirectiveanditsinterpretation.Therequirementsforauthorisationofusearenotalwaysclear,thusrequiringdiscussionswiththeadministrativeAuthorityECHA.Atpresent,forMetalFin-ishers,thechemicalschromiumtrioxide,boricacidandcobaltsaltsarethemostimportantspecieswhosestatusremainsundecided.Bymeansofanintensive,overarchingcollaborationbetweenthebusinessesinvolved,itishopedthattheimportantprocessesinvolv-ingthesechemicalscancontinuetobeused.

12 2013 WOMag 21

OBERFLÄCHEN

mit weiter benutzt werden kann oder ob er Beschränkungen unterworfen wird. Weder die Benennung eines Stoffes als SVHC-Stoff noch die Aufnahme in Anhang XIV bedeuten das automatische Verbot dieses Stoffes!

3 WasistdieECHA?

ECHA steht für European Chemicals Agen-cy (deutsch: Europäische Chemikalienagen-tur). Sie besteht seit 2007, hat ihren Sitz in Helsinki und ist mittlerweile mit etwa 500 Mitarbeitern eine der größten Einrichtun-gen der EU. Die ECHA finanziert sich aus einem Zuschuss der EU und aus den von Un-ternehmen zu entrichtenden Gebühren (Ar-tikel 96). Da die Gebühren für die Registrie-rung von Stoffen nur bei der Einführung von REACh als relevant anzusehen sind, dürfte sich die ECHA langfristig mit den Einnahmen aus der Zulassung von Stoffen finanzieren müssen.

4 DerAnhangXIVvonREAChundseineKonsequenzen

4.1 WasistderREAChAnhangXIV(AnnexXIV)?

Der Anhang XIV ist das Verzeichnis der zu-lassungspflichtigen Stoffe. Die deutsche Fassung von REACh übersetzt den engli-schen Begriff Authorisation konsequent mit Zulassung. Oft wird jedoch in Zusammen-hang mit REACh der eingedeutschte Begriff Autorisierung verwendet.

4.2 WiekommteinStoffaufAnhangXIV(Artikel57,58und59)?

Die Aufnahme eines Stoffes in Anhang XIV erfolgt nach diesem Ablauf:

1. Der Stoff wird als SVHC identifiziert, das heißt die zuständigen Behörden in den

Ländern der EU bereiten Dossiers über die Stoffe vor, die ihrer Auffassung nach als SVHC anzusehen sind. In Deutsch-land ist die zuständige Behörde dabei die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA)

1. Ein EU-Komitee entscheidet anschließend über die Aufnahme der Stoffe auf eine Liste der für eine Aufnahme in Anhang XIV in Frage kommenden Stoffe (SVHC-Liste)

2. Die ECHA erstellt mindestens jedes zwei-te Jahr Empfehlungen (Priorisierung) für die Aufnahme von Stoffen der SVHC-Liste

3. Im letzten Schritt entscheidet dann die EU-Kommission über die Aufnahme der von der ECHA empfohlenen Stoffe der SVHC-Liste in Anhang XIV

4.3 WasistdieAutorisierung?

Ein Stoff, der in Anhang XIV steht, kann ab dem so genannten Sunset Date (Abschnitt 4.4) nur noch mit Zulassung verwendet wer-den. Mit der Zulassungspflicht soll erreicht werden, dass … die von besonders besorg-niserregenden Stoffen ausgehenden Risi-ken ausreichend beherrscht werden und dass diese Stoffe schrittweise durch geeig-nete Alternativstoffe oder -technologien ersetzt werden, sofern diese wirtschaftlich und technisch tragfähig sind … (Artikel 55).

Für eine erfolgreiche Zulassung gelten fol-gende Voraussetzungen (Artikel 60):

−Das … Risiko für die menschliche Gesund-heit oder die Umwelt, das sich aus der Ver-wendung des Stoffes … ergibt, muss … an-gemessen beherrscht ... werden

−Oder der … sozioökonomische Nutzen … überwiegt die Risiken und es gibt keine … geeigneten Alternativstoffe oder -techno-logien …

Für die Zulassung gelten folgende Rahmenbedingungen:

−Eine Zulassung kann sich auf eine oder mehrere Stoffverwendungen des Stoffes beziehen

−Die Zulassung muss primär vom Impor-teur oder Hersteller beantragt werden

−Auch so genannte nachgeschaltete An-wender können eine Zulassung beantra-gen. Tun Sie dies nicht, so müssen sie zumindest die Verwendung an die ECHA melden, unter der Voraussetzung, dass ein vorgeschaltetes Unternehmen die Zu-lassung bereits beantragt hat. Die Zulas-sung kann für nachgeschaltete Anwender dann von Interesse sein, wenn sie sich nicht zu sehr von den vorgeschalteten Un-ternehmen abhängig machen wollen

−Die Zulassung ist zeitlich begrenzt; eine neue Zulassung wird dann erst nach einer erneuten Überprüfung der Voraussetzun-gen erteilt

−Zulassungen unterliegen der regelmäßi-gen Überprüfung. Die EU kann Zulassun-gen auch vor Ablauf entziehen, wenn sich neue Erkenntnisse bei Alternativtechnolo-gien oder Veränderungen des sozio-ökono-mischen Nutzens abzeichnen (Artikel 61)

−Bei vorhandenen Alternativen ist bei der Zulassung ein Substitutionsplan einzu-reichen

4.4 DerAblaufdesZulassungsverfahrens

Von der ECHA werden zwei Termine vorge-geben (Artikel 58):

−Der Ablauftermin (Sun-set Date), der je-weils ungefähr 4 Jahre nach der Aufnah-me in Anhang XIV anstehen wird

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12 2013WOMag22

OBERFLÄCHEN

In der Schule gehört das Fach Chemie seit jeher zu jenen, die entweder geliebt oder gehasst werden. In letzterem Fall konnte man es gar nicht selten genug haben. Die-sen emotionalen Umgang teilt es wohl mit der Mathematik. Es lässt sich jedoch nicht leugnen, dass unsere moderne Welt sehr chemisch aufgebaut ist. Somit sollte man bei Diskussionen über das Für und Wider des Einsatzes von Chemie Vorsicht walten lassen. Polemik und Halbwissen führen schnell zu völlig falschen Einschätzungen, die letztlich trotz guten Willens mehr zerstö-ren als Gutes schaffen.

Das Thema Chrom ist seit einigen Jahren ein sehr gutes Beispiel dafür, dass ein breiterer Blick auf die Zusammenhänge seiner Nut-zung notwendig ist, will man nicht zu fal-schen Schlüssen und Maßnahmen kommen.

Chrom – Was ist das eigentlich?

Zu Beginn ist es sinnvoll, klar zu definieren, worüber man eigentlich zu reden gewillt ist. Zu oft geistert das Wort Chrom durch Dar-stellungen. Ein Blick darauf, worum es sich bei Chrom eigentlich handelt, ist deshalb durchaus hilfreich.

Chemisch gesehen ist Chrom (chem. Zei-chen Cr) einfach ein Metall. Hart, glänzend und vor allem völlig unbedenklich. Abbil-dung 1 zeigt Chrommetall in verschiedenen Ausführungen.

Der Chemiker sagt dazu, es sei ein Element. Als solches besteht es aus einer bestimm-ten Sorte Atome (es gibt nur etwa 100 ver-schiedene davon). Diese Chromatome haben einen exakten Aufbau, in dem für die Chemie vor allem seine Elektronen von Be-

deutung sind. Sind alle am Atom vorhan-den, spricht der Chemiker von Chrom(0); nichts fehlt. Nimmt man ihm drei Elektro-nen weg so heißt es Cr(III). Bei vier feh-lenden erhält es die Bezeichnung Cr(IV), bei sechs fehlenden Elektronen wird es zu Cr(VI). Alle übrigen Fälle sollen an dieser Stelle vernachlässigt werden; ebenso die Tatsache, dass jedes dieser Cr(III) bis Cr(VI) entsprechend viele positive Ladungen trägt. Wichtig ist nur eines: Mit dem Chrommetall haben alle diese Spezies bis auf das Kurz-zeichen nichts mehr gemein! In der Litera-tur (oder auch vielen Präsentationen) wird Chrom jedoch oft abweichend von seiner ei-gentlichen Bedeutung verwendet.

Chrom – seine Erscheinungsformen und Verwendungen

Fangen wir mit dem scheinbar wohlbekann-ten Cr(VI) an. Spätestens, seit REACh das Chrom in dieser Erscheinungsform verteu-felt, wird es als hochgiftige Substanz ge-radezu angstvoll betrachtet. Die typischen

Chemikalien, in denen Cr(VI) auftritt, sind Chromtrioxid (CrO3) und diverse Salze, die so genannten Chromate. Unbestritten haben die Cr(VI)-Verbindungen zahlreiche Eigenschaften, die eine Chemikalie nicht haben sollte. Nicht umsonst sind sie als SVHC-Stoffe (SVHC = Substances of Very High Concern) charakterisiert. Andererseits haben sie auch positive Aspekte: Sie sind nicht flüchtig, als Feststoffe leicht zu hand-haben und auch sehr einfach zu entgiften. Respektvoller und verantwortungsbewuss-ter Umgang ermöglicht die volle Kontrolle über diese Substanzen – im Gegensatz zu vielen anderen prominenten Giftstoffen, insbesondere organische Komplexverbin-dungen, Cyanide, Quecksilber oder organi-sche Lösemittel.

Wofür wird Chromtrioxid verwendet? Haupt-anwendung ist wohl noch immer die galva-nische Abscheidung auf Oberflächen. Che-misch gesprochen wird das Cr(VI) wieder als metallisches Chrom, also Cr(0), auf die Oberfläche gebracht – mit all den positi-ven Eigenschaften, die weltweit an Chrom-schichten geschätzt werden. In zahlreichen modernen Anlagen werden millionenfach Bauteile unterschiedlichster Größe und Verwendung durch diese Oberflächenbe-handlung veredelt. Erst durch diese Schicht werden viele innovative Bauteile überhaupt erst wirtschaftlich nutzbar.

Eine weitere Großanwendung in Europa war früher das Gerben von Leder. Diese Ver-wendung verlor jedoch trotz (oder gerade wegen?) bester technischer Schutzmöglich-keiten ihre Rentabilität vollkommen und fin-det nur noch im außereuropäischen Raum statt. Die dortigen Arbeitsverhältnisse sind

Chrom – objektiv betrachtetHintergrundwissen ermöglicht fundierte MeinungsbildungVon Dr. M.-M. Zimmer, Fellheim

Über das Thema Chrom wurde in den vergangenen Jahren viel diskutiert und geschrieben. Wahres, Halbwissen, manchmal auch Pole-misches war zu hören und zu lesen. Häufig werden die unterschiedlichen Modifikationen, in denen Chrom vorliegen kann, nicht klar unterschieden. Darüber hinaus wird unberücksichtigt gelassen, dass metallisches Chrom kaum zu übertreffende Vorteile besitzt oder alternative Werkstoffe wie Edelstahl ebenfalls die kritischen sechswertigen Chromverbindungen im Produktionsprozess verwenden.

Chromium – a Critical Assessment: Opinions must be based on Fact

Chromium has, in recent years, been the subject of heated discussions and contradictory views. Truths, half-truths and not infrequent-ly, dogma have all been in evidence. In many cases, no distinction has been made between the different states in which this element can be present. Quite apart from this, the fact remains that, in many applications, chromium remains unsurpassed, even by stainless steel. At present, use of hexavalent chromium compounds is often essential to achieve these properties.

Abb. 1: Chrommetall in unterschiedlichen Formen

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Gegenstand der Diskussion. Es ist durchaus fraglich, ob auch dort die hiesigen strengen Maßstäbe angelegt werden; die niedrig lie-genden Stückpreise lassen zumindest Zwei-fel daran aufkommen.

Kommen wir zu der Frage, was es denn mit den anderen Chromabkömmlingen auf sich hat. Hier ist wieder die Frage zu diskutieren, wo sie eine wichtige Rolle spielen.

Cr(IV) scheint zunächst kaum jemandem geläufig. In Zeiten von CD und DVD ist sein Erscheinen im Tagesgeschehen auch deut-lich zurückgedrängt worden. Doch wer noch Cassetten und Tonspuren kennt, sollte sich an mit Chromdioxid beschichtete Tonspuren erinnern. CrO2 ist eine Cr(IV)-Verbindung! Doch wie Abbildung 2 bei näherer Betrach-tung zeigt, war auch dort schon die Nomen-klatur irreführend. Es handelt sich eben nicht um Cr(II)!

Chrom – Gewinnung und Verbindungen

Chrom kommt in der Natur im Wesentlichen als Chromit (Chromeisenstein, FeO·Cr2O3, Cr(III)-Verbindung) und als Krokoit (Rot-bleierz, PbCrO4, Cr(VI)-Verbindung) vor. In dieser Form ist das Chrom jedoch in keiner Weise verwendbar, weshalb es aufgeschlos-sen werden muss. Die folgenden chemi-schen Formeln zeigen am Beispiel des Rot-bleierz summarisch, welche Reaktionen dazu zum Einsatz kommen:

4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2

→ 8Na2CrO4 + 2Fe2 O3 + 8CO2 <1>

2Na2CrO4 + H2SO4 → Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O <2>

Na2Cr2O7 · 2H2O + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO <3>

Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr <4>

Im Einzelnen läuft folgendes ab:

−Gemäß Gleichung <1> wird Rotbleierz klassisch unter Sauerstoffzufuhr mit Soda aufgeschlossen, wodurch wasserlösliches Natriumchromat entsteht

−Die zweite Gleichung setzt Natriumchro-mat zu Natriumdichromat um, welches rein gewonnen werden kann

−Gleichung <3> eröffnet über Chrom(III)-oxid den Weg zu den Chrom(III)salzen durch Umsetzung mit Koks

−Weitere Reduktion mittels Aluminium führt zu elementarem Chrom.

Es gibt keinen alternativen Herstellungsweg, er gilt auch für Chromit. Bemerkenswert sind folgende zwei Erkenntnisse: Erstens führt die Chromgewinnung immer über das Cr(VI) als Zwischenprodukt! Dadurch erhält die oft zwanghafte Strategie zur Vermei-dung von Cr(VI) der politischen Regulierung zu einem Gutteil Scheincharakter. Zweitens eröffnen die obigen Gleichungen einen sehr einfachen, weil bereits routinemäßig etab-lierten 100-prozentigen Recyclingweg für Chrom – eine für problembehaftete Stoffe eher selten komfortable Situation!

Abb. 2: Tonträger mit Chromdioxid als aktives Material

Cr(III) wird ebenfalls vor allem als Oxid ver-wendet, das Cr2O3. Es ist ein grünes Farb-pigment, das zahllose Verwendungen fin-det. Beispiele zeigt Abbildung 3.

Weniger bekannt ist jedoch die Tatsache, das Cr(III) wesentliche Bedeutung für einen der Grundbausteine unserer Zivilisation aufweist: die Eisen- und Stahlherstellung. Chromitsteine werden als feuerfeste Aus-kleidung für die immensen Behälter ge-nutzt, in denen mit flüssigem Eisen und Stahl umgegangen wird.

Ebenso finden diese Verbindungen Anwen-dung als Schleifmittel in Schleifpasten, denen es ihre typische, grüne Farbe ver-leiht. Auch als Katalysator, zum Beispiel bei der Methanolherstellung, – auch einem Grundstoff der modernen Industrie – ist Cr(III) vertreten.

Bleibt zu guter Letzt das Cr(0), dessen Ver-wendung jedem jederzeit buchstäblich vor Augen steht – sei es in Funktion oder als dekoratives Element; meist sogar beides gleichzeitig.

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12 2013WOMag24

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Verchromte Kunststoffteile sind im Auto-mobilbau wesentliche Funktions- und De-signelemente, insbesondere im Premium-segment. Und das auch bei kommenden Fahrzeuggenerationen mit Laufzeiten bis nach 2020, für die heute die Weichen ge-stellt werden. Bei der Verchromung spielt Chromtrioxid eine wichtige Rolle, dessen Verwendung allerdings bald sehr stark ein-geschränkt sein könnte. Denn im April 2013 wurden die für eine Verchromung in Auto-mobilqualität essentielle Substanz und weitere Chromverbindungen in den An-hang XIV der EU-Verordnung REACh (Regis-tration, Evaluation, Authorisation of Chemi-cals) aufgenommen. Darin sind besonders besorgniserregende Stoffe, so genannte SVHCs (Substances of Very High Concern), gelistet. Folge ist, dass diese Substanz nach dem so genannten Sunset-Date ab Septem-ber 2017 nur noch nach Autorisierung/Zu-lassung verwendet werden darf.

Ein Antrag auf Zulassung ist spätestens im März 2016 bei der ECHA (European Chemi-cals Agency) zu stellen. Anwender von Pro-dukten, wie etwa OEMs und Verbände, kön-nen jedoch keinen Antrag auf Zulassung stellen. Über das Autorisierungsverfahren, die Vorbereitung von Zulassungsdossiers sowie den aktuellen Stand der Technik bei möglichen Alternativen informierte das Se-minar Chrom 2020 – die Zukunft des Chroms

in der Automobilindustrie. Es wurde vom Zentralverband Oberflächentechnik (ZVO) in Kooperation mit dem Fachverband galva-nisierte Kunststoffe (FGK) und dem Verband der Automobilindustrie (VDA) am 13. No-vember in Frankfurt durchgeführt. Die 107 Teilnehmer der Veranstaltung mit simultan übersetzten Vorträgen (Deutsch/Englisch) deckten die komplette Lieferkette – Herstel-ler von Elektrolyten für die Verchromung, Verarbeiter und Abnehmer galvanisierter Kunststoffteile – ab.

Chrom in der Automobilindustrie und die Autorisierung

Im ersten Vortrag thematisierte Dr. Stefan Wöhrl, Leiter Abteilung Umweltpolitik und technischer Umweltschutz beim VDA, die volkswirtschaftliche Bedeutung der Auto-mobilindustrie in Deutschland und welt-weit. Deutlich wurde dabei auch, dass der Erfolg der deutschen Automobilindustrie auf der besonderen Stärke im Premium-segment basiert. In diesem Bereich spielt der Einsatz verchromter Teile eine bedeu-tende Rolle, wie Dr. Wolfgang Marquardt, Nachhaltigkeit, Materialgesetze, HC-Emis-sionen, BMW Group, verdeutlichte. Chrom ist als Hartverchromung und funktionale Verchromung mit dekorativem Charakter in unterschiedlichsten Anwendungsgebieten in Einsatz. Schätzungsweise enthält das

Teileportfolio jedes OEM rund 10 000 ver-chromte Bauteile, die verschiedenste Anfor-derungen erfüllen müssen – darunter auch sicherheitsrelevante Teile.

Ein weiterer Aspekt ist die Ersatzteilgaran-tie von zwölf Jahren nach Produktionsende eines Modells, die Bauteile für repair as pro-duced benötigt. Marquardt führte in seinem Vortrag weiter aus, dass Chromdioxid die Kriterien für die Aufnahme in den Annex XIV erfüllt und zeigte fünf Szenarien für die Ver-chromung ab 2017 auf:

−Eine Gesetzesänderung, wie sie beispiels-weise der VECCO e. V. mit seiner Klage vor dem Europäischen Gerichtshof anstrebt

−Die Abwanderung von Produktionsstätten ins Nicht-EU-Ausland und der Import von verchromten Teilen in die EU; Folgen hätte dies nicht nur für Arbeitsmarkt und Wert-schöpfung innerhalb der EU, es würde auch zu einem Kompetenzverlust führen und für die Automobilindustrie einen zu-sätzlichen Logistikaufwand bedeuten. Da-rüber hinaus stellt sich die Frage nach der Arbeitsplatzsicherheit in diesen Ländern

−Die Produktion verchromter Teile auf La-ger vor der Ablauffrist September 2017 ist nur bedingt möglich und mit hohen Kos-ten verbunden.

−Die schrittweise Substitution durch geeig-nete Alternativstoffe oder -technologien, sofern diese technisch und wirtschaftlich tragfähig sind. Hierzu müsste zunächst geklärt werden: Wo kann substituiert werden? Bei welchen Anwendungen kann substituiert werden? Marquardt nannte Beizen, funktionale Verchromung, Hart-verchromung und Passivieren als Anwen-dungen, für die Anträge auf Zulassung gestellt werden. Dann ist die große Frage des Womit zu beantworten. In der Litera-tur werden für die genannten vier Anwen-dungen jeweils bis zu 30 Alternativver-fahren genannt, jedoch ohne Nachweis auf Großserientauglichkeit. Dies macht umfangreiche Tests erforderlich. Davon existiert eine Vielzahl in der Automobilin-

Zukunft von Chrom im AutomobilbauFGK-Fachtagung Chrom 2020 – REACh und die Auswirkungen auf die Verwendung von Chromtrioxid

Die Aufnahme von Chromtrioxid in den Annex XIV der EU REACh-Verordnung wird Auswirkungen auf die weitere Verwendung bei der Verchromung von Kunststoffteilen im Automobilbau haben. Mit der zweisprachigen (Deutsch/Englisch) Tagung „Chrom 2020 – Zukunft des Chroms im Automobilbau“ informierte der Fachverband Galvanisierte Kunststoffe (FGK) am 13. November 2013 über Mög-lichkeiten der Substitution sowie das Autorisierungsverfahren.

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dustrie (DIN ISO, OEM-eigene Tests). Pro Anwendung wären die bis zu 30 Alterna-tivverfahren auf jeweils bis zu 80 Para-meter zu testen. Daraus ergibt sich eine zeitliche Herausforderung, denn neben Labor- und Feldtests ist auch eine Dauer-erprobung vor dem Serieneinsatz erfor-derlich. Erfahrungsgemäß sind mehrere Jahre nötig, bis ein Verfahren validiert ist. Ist es so weit, müssen noch weitere Pa-rameter wie Großserientauglichkeit und ausreichende Kapazitäten erfüllt sein.

−Die Konsortien Chromium Trioxide Autho-rization Consortium (CTAC) und VECCO e. V. mit jeweils rund 150 Mitgliedern aus allen Gruppen der Lieferkette, die einen Antrag stellen können, erarbeiten derzeit Zulas-sungsdossiers. Deren Einreichung bei der ECHA ist 2015 geplant. Eine Entscheidung über die Autorisierung erfolgt voraus-sichtlich Ende 2016/Anfang 2017.

Fazit von Marquardt war, dass die Autorisie-rung von Chromtrioxid für die Automobilin-dustrie aufgrund des hohen Zeitbedarfs für

die Umstellung sowie die Sicherstellung der Großserientauglichkeit und entspre-chender Kapazitäten in Europa sowie der Langzeitverfügbarkeit sicherheitsrelevan-ter Teile unverzichtbar ist. Gleichzeitig ist Rechts sicherheit bei Alternativen erforder-lich. Eine Substitutionssubstanz darf nicht in den nächsten Jahren selbst zum besorg-niserregenden Stoff werden. Das Ziel ist der Einsatz nachhaltiger Produkte.

In seinem Vortrag Aktueller Sachstand zum Autorisierungsverfahren von Chrom-säure erläuterte Dr. Martin Metzner, Ab-teilungsleiter Galvanotechnik beim Fraun-hofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) anschließend die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Au-torisierung. Dies ist einerseits eine sichere Handhabung, die den Schutz der Mitarbei-ter gewährleistet; andererseits die Nicht-Verfügbarkeit wirtschaftlich und technisch tragbarer Alternativverfahren. Im Weiteren gab er einen Überblick über Alternativver-fahren zur Verchromung nach Anhang XV-

Dokument und berichtete dazu, dass zu den genannten Alternativen keinerlei Ge-fahrstoffanalysen durchgeführt wurden, sondern diese erst während des Autorisie-rungsprozesses vorgesehen sind. Und dies, obwohl bei einigen genannten Alternativen Gefährdungspotenziale bekannt sind. Metz-ner stellte außerdem die Vorgehensweise der verschiedenen Konsortien vor.

Unter dem Titel Zulassungsverfahren: Bis-herige Erfahrungen der ECHA thematisier-te Dr. Matti Vainio, Head Risk Management

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Implementation Unit bei der ECHA, wesent-liche Fragen für die Antragstellung auf Zu-lassung und Faktoren, welche die Entschei-dung beeinflussen. Er wies darüber hinaus auf die Rolle der nachgeschalteten Anwen-der und die Bedeutung der Kommunika-tion entlang der Lieferkette hin. Vainio er-munterte die Teilnehmer, einen Antrag auf Zulassung zu stellen, wenn sie auf die Wei-terverwendung einer Substanz nach dem Sunset-Date angewiesen sind und infor-mierte über die umfangreiche Unterstüt-zung für Antragsteller durch die ECHA.

Drei- statt sechswertige Chromelektrolyten?

Die Substitution von hexavalenten Chrom-elektrolyten durch dreiwertige Alternati-ven war Thema der Vorträge des zweiten Blocks. So beleuchtete Dr. Ralph Blitters-dorf, Vorsitzender des Fachbereichs Che-mie und Anlagen im ZVO, die Möglichkeiten und Grenzen der Verfahren zur funktionel-len Verchromung mit dekorativem Charak-ter aus dreiwertigen Chromelektrolyten aus Sicht der Verfahrensentwickler.

Dafür stellte er zunächst die unterschied-lichen Typen verfügbarer Chrom(III)elekt-

rolyten auf Sulfat- und Chloridbasis mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen vor. Unter die Lupe genommen wurden die verschie-denen Verfahrensty-pen dabei hinsichtlich der erzielbaren Optik, des Korrosionsverhal-tens, der Eluierbarkeit von Nickel und der Ab-

briebbeständigkeit. Um insbesondere für das Korrosionsverhalten und die Abrieb-beständigkeit pauschale Aussagen treffen zu können, wäre die Entwicklung eines ein-heitlichen, allgemein gültigen Testverfah-rens wünschenswert.

Anhand von weltweiten Beispielen aus der Automobilindustrie und anderen Industrie-bereichen wurde belegt, dass Chrom(III)- elektrolyte heute bereits erfolgreich einge-setzt werden. Dies erfordert im Vergleich zur klassischen Verchromung mit Elektro-lyten auf Basis von Chrom(VI) allerdings aufwendigere und teurere Prozesse. Da die Streuung der dreiwertigen Elektrolyte besser ist, bieten sie bei der Verchromung komplexer Geometrien Vorteile. Verschie-dene Aufgabenstellungen können bisher mit den Chrom(III)alternativen noch nicht gelöst werden, da dafür gegebenenfalls an-dere Schichtsysteme unterhalb des Chroms oder andere beziehungsweise mehrere Nachtauchlösungen erforderlich sind. Für andere Anwendungen, beispielsweise das chrom(VI)freie Beizen von Kunststoffen, wird es noch einige Jahre dauern, bis eine prozessfähige Alternative zur Verfügung steht.

Über die Ergebnisse von umfangreichen Labor- und Feldtest mit zwölf existieren-den Chrom(III)verfahren von sieben Her-stellern informierte der Vortrag von Dr. Ha-rald Prestel, Leiter Felderprobung von Chromoberflächen im FGK. Im Vordergrund dieser Versuche, die der FGK seit 2012 mit so genannten FGK-Musterplatten durch-führt, stehen die Farbtonstabilität und die Korrosionsbeständig keit. Das Versuchs-design ist entsprechend ausgelegt. Ers-ten Ergebnissen nach wiesen verschiedene Chrom(III)verfahren – insbesondere chlo-ridbasierte Alternativen – eine hohe Streu-

salzbeständigkeit im Russian-Mud-Test auf. Gezeigt hat sich auch, dass Verchromungen mit dreiwertigen Elektrolyten höhere An-forderungen an den Prozess stellen, Para-meter sind genauer einzuhalten. Die Ver-suche werden mit erweiterten Kriterien im Winter 2013/2014 mit 72 Pkw und zehn Lkw fortgesetzt.

Dr. Roger Hillert, Abteilungsleiter Qualitäts-sicherung/Werkstofftechnik Polymere bei der Volkswagen AG führte aus, dass ver-chromte Oberflächen als Qualitätsmerkmal im Premiumsegment in den letzten Jahren eine Renaissance erleben – im Interieur ebenso wie im Exterieur. Bei einer Umstel-lung auf neue Verfahren müssen daher un-terschiedliche Kriterien erfüllt sein, wie die Beständigkeit vor dem Kunden, die Mach-barkeit in der Großserie und gesetzliche Vorgaben.

Speziell das erste Kriterium erfordert, dass Ersatzoberflächen sowohl die in der Auto-mobilindustrie geforderte Robustheit als auch vielfältige dekorative Eigenschaften aufweisen. Um beides sicherzustellen, ist ein enorm hoher Erprobungsaufwand not-wendig. Die Labor-, Feld- und Serientests dafür erstrecken sich über mehrere Jahre. Darüber hinaus erfordert die flächende-ckende Einführung eines neuen Beschich-tungssystems nach der grundsätzlichen Freigabe durch den OEM einen hohen zeit-lichen Aufwand. Dies macht deutlich, dass eine Substitution bis zum Sunset-Date nicht realisierbar und eine Zulassung daher un-verzichtbar ist.

Fazit

Mit der Veranstaltung bot der ZVO nicht nur einen Überblick über den Stand der Arbei-ten zur Umsetzung der REACh-Verordnung, die für die Beschichtungsbetriebe ein exis-tentielles Interesse darstellt. Auch die Kun-den der Beschichter haben ein hohes In-teresse an der weiteren Entwicklung zur galvanischen Beschichtung mit Chrom, um eine notwendige Planung für die Gestaltung von Produkten vornehmen zu können. Dies gilt in hohem Maße für die Automobilindu-strie, aber auch der Maschinenbau muss in der Regel seine Planungen für neue Produk-te über viele Jahre und mit hohem Aufwand betreiben. n

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Die Diskussionen über die Zukunft der gal-vanischen Verchromung im Hinblick auf die Herausforderungen durch REACh sind noch im Gange. Die Eigenschaften der Schichten aus den klassischen Chrom(VI)elektrolyten sind nach derzeitigem Kenntnisstand mit allen alternativen Verfahrenstechniken nicht annähernd zu erreichen. Dass aber auch ohne den Wechsel zu unkritischen Elektro-lyten die Gefährdung durch sechswertiges Chrom mit einer optimierten Anlagentech-nik nahezu vollkommen auszuschließen ist, zeigen moderne und innovative Unterneh-men der Branche. Die GWC Coating GmbH in Villingen-Schwenningen ist ein solches Un-ternehmen, das nicht nur mit seinen Spe-zialschichten zur Herstellung von außer-gewöhnlichen Produkten beiträgt, sondern mit den vorhandenen Anlagen den effizien-ten Energie- und Materialeinsatz in seiner besten Ausprägung demonstriert.

Galvanisch Perlstrukturchrom für die Zu-kunftsenergie, die Kernfusionstechnologie

In Südfrankreich entsteht der größte und leistungsfähigste Reaktor zur Energiege-winnung mittels Kernfusion. Hierbei werden Wasserstoffatome zu Helium verschmolzen – ein Vorgang der auch im Inneren der Sonne abläuft und uns seit Jahrmillionen mit Ener-gie versorgt. Hierbei wird Wasserstoff bei etwa 100 Millionen Grad in einem ringför-migen elektromagnetischen Käfig gehalten. Dazu werden die derzeit leistungs fähigsten Elektromagneten mit Spulen aus Supralei-tern aufgebaut. Diese bestehen aus einem Niob-Zinn-Kern (Nb3Sn) und einem Kupfer-mantel. Die Herstellung der Drähte erfolgt über zahlreiche Zieh- und Temperprozes-se, ausgehend von einem Kupferrohr mit Niob-Zinn-Füllung. Bei einem bestimmten Durchmesser von 0,820 mm werden die su-praleitenden Drähte mit einer elektrolytisch abgeschiedenen Perlstrukturchromschicht veredelt. Diese ist speziell entwickelt und sowohl für die fertigungstechnische Wei-terverarbeitung als auch für das Endpro-dukt, die Magnetspule, von entscheidender Bedeutung.

Die abgeschiedene Schicht gewährleistet sowohl die Beständigkeit gegen Oxidation als auch die erforderlichen tribologischen

Eigenschaften, wie Verschleißbeständigkei t und Gleiten der Drähte beim anschließen-den Verseilprozess. Gleichzeitig sind die Anforderungen an die Verchromung außer-gewöhnlich hoch. Für die galvanisch auf-gebrachte Perlchromschicht bedeutet dies die Einhaltung der Schichtdicke von 1 µm bis 2 µm. Daneben ist die Anforderung an die Ovalität der Drähte bei 0,820 mm mit ±0,005 mm begrenzt. Weiterhin muss die Schicht über eine sehr gute Haftung verfü-gen. Als weitere Forderung muss eine Min-destlänge von 1100 Meter pro Drahtstrang gewährleistet sein; alle Teil stücke unter-halb dieser Länge sind unbrauchbar für den weiteren Verarbeitungsprozess. Diese For-derung konnte durch spezielle Sicherheits-vorkehrungen in der Beschichtungsanlage erfolgreich umgesetzt werden.

Die Herausforderungen, denen sich die im Jahr 2009 gegründete GWC gegenüber-sah, waren immens, aber lösbar. Zusam-men mit einem qualifizierten Anlagen-bauer wurde in Villingen-Schwenningen die Produktionsstätte errichtet und im Juli 2009 bezogen. Im Oktober 2009 wurde die Produktion der Supraleiterverchromung aufgenommen. Seither wurden 13.600 km Kupfer- sowie 26.500 km Supraleiterdraht verchromt und dies mit einer prozesssicher applizierten Schichtdicke von 1,2 µm bis 1,4 µm.

Die Anlage ist so aufgebaut, dass kon-tinuierlich zehn Drähte die Beschich-tung durchlaufen und mit einer maxima-len Sicherheitseinrichtung hinsichtlich der Schichtqualität aber auch des Arbeits- und Emissionsschutzes versehen ist. Sowohl die Zusammensetzung des Elektrolyten als auch die

Abscheideparameter werden genauestens eingehalten und überwacht. Am Auslauf werden mittels Laser der Drahtdurchmes-ser und die Ovalität sowie mittels X-Ray die Dicke der Chromschicht kontinuierlich ge-messen und protokolliert. Die Messwerte sind für jede gefertigte Charge dokumen-tiert und verfügbar. Darüber hinaus wer-den die Parameter jeweils am Anfang und Ende jeder Charge durch Vermessung mit-tels eines metallografischen Querschliffs noch einmal gegengeprüft. Die Prüfung der Haftung erfolgt mit einem genauestens de-finierten und standardisierten Biegewickel-test. Alle Messgrößen belegen die hohe Qualität der Beschichtung über die gesam-te Prozessdauer seit Ende 2009.

Zur Zeit laufen Projekte, um mit dem sel-ben Verfahren auch die Ausdehnung auf andere Anwendungen anzustreben. So sind beispielsweise Anwendungen von Drähten und Rundmaterialien mit einem hohen Ver-schleißschutz gepaart mit einem Korrosi-onsschutz im Gespräch. Derzeitige Ansätze sind Alu- und Stahldrähte für Siebe, Säge-drähte für die Wafer- und Solarindustrie, professionelle Stricknadeln und medizini-sche Produkte.

Spezialmaterial PerlstrukturchromHerausforderungen als Grundlage für anspruchsvolle Entwicklungen – die GWC Coating GmbH gibt einen Einblick in ihre galvanische Chromabscheidung

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Oberflächen für höchste technische Ansprüche

Im letzten Jahr hat die GWC Coating GmbH ihr Produktionsangebot mit der Errichtung eines neuen Produktionszweiges erweitert. Auch hier stand das Metall Chrom im Vor-dergrund. In einer neu errichteten Halle mit einer Gesamtfläche von 500 m2 wurde eine Anlage zur Einzelteilbeschichtung mit Strukturchrom – speziell Dünnschichtperl-strukturchrom GWC T-COAT® – errichtet. Mit der Anlage können Bauteile bis zu 3200 mm Länge, 800 mm Breite und einem maxima-len Gewicht von 1200 kg veredelt werden. Diese besondere funktionelle Perlstruk-turchromschicht wird in der Regel in Dicken zwischen 1,5 µm und 15 µm und einer To-leranz von ±1 µm aufgebracht. Damit sind nach der Beschichtung keine mechanischen Nach arbeiten erforderlich, Passungen wer-den also eingehalten.

Die Perlstrukturchromschichten zeichnen sich mit hohen Härten zwischen 950 HV0,03 und 1300 HV0,03 aus und besitzen eine gute chemische Beständigkeit. Eingesetzt und besonders geeignet sind die Schichten durch den hervorragenden Schutz vor Tribo- und Schwingungskorrosion, aber auch die Vermeidung des sogenannten Stick-Slip- Effekts. Ihre Verschleißbeständigkeit wurde

Oberfläche der Perlchromschicht bei verschiedenen Vergrößerungen (rechts) (REM-Aufnahmen)

Auch nach dem Biegen des beschichteten Supra-leiterdrahts haftet die Chromschicht (REM-Auf-nahme der Drahtoberfläche)

bis zu 3,5 GPa bei dynamischer und 10 GPa bei statischer Flächenpressung bestätigt. Im Schwing-Reib-Versuch mit einer Last von 150 N/mm2 und einer Frequenz von 50 Hz lagen die Reibwerte zwischen 0,08 und 0,13. Weitere Kennwerte der mattgrau-en Oberfläche mit ihrer halbkugelförmigen Morphologie sind antimagnetische Eigen-schaften, gute und konstante elektrische Leitfähigkeiten von 8,8 · 106 S/m und eine thermische Leitfähigkeit von 94 W/mK.

Die gleichmäßige Oberflächenstrukturie-rung eignet sich besonders beim techni-schen Einsatz von Bauteilen, die einer Mischreibung unterliegen und erlaubt zu-dem eine hervorragende Aufnahmefähig-keit von Schmierstoffen, so dass sich ins-besondere ein Einsatz auf Bauteilen unter der Prämisse einer Mangelschmierung an-bietet. Weiterhin und von großer Bedeu-tung ist die Möglichkeit über sogenannte TOP-COAT-Applikationen die Oberflächen-eigenschaften individuell auf die vom Kun-den geforderten Eigenschaften, wie zum Beispiel Erhöhen des Korrosionsschutzes, Verringern des Reibwertes und Einstellen optischer Anforderungen, einzustellen.

Die GWC T-COAT®-Schichten werden heute im Markt immer da verwendet, wo tribo-logisch hochbeanspruchte Bauteile, ohne

Neue Anlagen zur Stückbeschichtung mit Dünn-schichtperlstrukturchrom bei GWC

mechanisches Nachbearbeiten, eingesetzt werden. In erster Linie sind dies Spindel-, Gewindehub- und Schneckenwellenantrie-be, Linearführungssysteme, Lagerschalen, Bolzen, Hülsen, Ringe, Spindeln, Zahnstan-gen und Getriebe, Kugelventile und Welle/Nabenverbindungen.

Die heute bedienten Märkte und Anwen-dungen sind in der Wälzlager- und Füh-rungstechnik, der Verpackungsindustrie und Abfülltechnologie, der Lebensmittel-industrie, Wehrtechnik sowie in der Medi-zintechnik zu finden.

Zur Herstellung der spezialisierten dünnen Chromschicht mit Perlstruktur wurde von GWC Coating eine Anlage errichtet, die nicht nur die Abscheidung von exakten und hoch qualitativen Schichten ermöglicht, son-dern auch die höchsten Anforderungen an die Effizienz und Umweltverträglichkeit er-füllt. Während die Effizienz vorwiegend aus einem betriebswirtschaftlichen Interesse entsteht, unterstützt die Umweltverträg-lichkeit die Akzeptanz von Unternehmen am Markt. Darüberhinaus wird mit dem sparsamen Einsatz von Energie und Roh-stoffen sowie der Vermeidung von Abfällen aber auch zunehmend ein wirtschaftlicher Vorteil erzielt.

So wurde bei der neuen Anlage ein innova-tives Energierückgewinnungssystem reali-siert, bei dem bis zu einer Außen temperatur von 4 °C ohne den Einsatz einer zusätz- lichen Heizenergie für die Hallen zuluft gear-beitet werden kann. Dies gilt bis zu einer Zu-luftmenge von 18 000 m3/h. Durch eine in-telligente Rückführung von Einsatzstoffen, beispielsweise aus der Vorbehandlung (Bei-zen, Entfetten) und Spülwässern, arbeitet

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gen werden von den qualifizierten Fachleu-ten des Unternehmens mit Begeisterung aufgenommen.

Auch höchste Anforderungen werden bei GWC Coating in erster Linie als Motivation aufgefasst und zu einem erfolgreichen Ab-schluss gebracht, wie das Projekt zur Ver-chromung von Supraleitern belegt.

Marie-Curie-Straße 29, D-78048 Villingen-Schwenningen

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Ionenaustauscher Wärmetauscher und Wäscher

die Anlage nahezu abwasserfrei. Unter Ein-satz einer Geothermieanlage wird die Heiz-energie für die vorhandenen Büro- und So-zialräume gewonnen, wodurch hierfür das Ziel einer Nullemission von Kohlenstoffdi-oxid erreicht ist.

Spezialitäten als Garant für die Zukunft

Neben der absoluten Besonderheit der Drahtverchromung – nur wenige Unterneh-men weltweit verfügen über eine vergleich-bare Technologie – hat sich die GWC Coa-ting auch mit GWC T-COAT® ein Verfahren eingerichtet, das durch hohe Leistungs-fähigkeit und besondere Qualität über-

zeugt. Dies wurde in der Zertifizierung nach DIN ISO 9001-2008 sowie den amerikani-schen Standards QQ-C 320 B, MIL-C 23422 E oder AMS 2438A bestätigt. Von absoluter Wichtigkeit und Bedeutung im Zusammen-hang mit Chrom und seinen Verbindungen ist für alle Schichten eine 100-%-RoHs-Kon-formität garantiert und somit auch der Ein-satz im Lebensmittelbereich gegeben.

Die GWC Coating GmbH sieht sich gut auf-gestellt, um mit ihren hoch automatisier-ten Anlagen und ihren leistungsfähigen Chromschichten wirtschaftlich produzieren zu können. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und neue Herausforderun-

Errungenschaften unserer modernen Un-terhaltungselektronik wie flache Groß-bildschirme, CDs, DVDs oder Blu-ray Discs wären ohne dünne Funktionsschichten nicht denkbar. Neben dem technologischen Schwerpunkt Magnetronzerstäubung be-schäftigt sich das OTTI-Seminar Kathoden-zerstäubung – der Schlüssel für innovative Dünnschichtprodukte am 19. und 20. Febru-ar 2014 in Braunschweig auch mit den The-men Simulation, industrielle Anwendungen, Anlagentechnik, High Power Impulse Mag-netron Sputtering HIPIMS sowie der Mag-netronzerstäubung für die Präzisionsoptik. Im Anschluss an den ersten Seminarteil bie-

tet das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST, Braunschweig, eine Tour durch die Laboratorien der dorti-gen Fraunhofer-Einrichtung an.

Ziel der Veranstaltung ist, neueste, anwen-dungsorientierte Informationen zum heuti-gen Stand dieser Technologie zu vermitteln sowie aktuelle Forschungsergebnisse und mögliche Zukunftsszenarien zu diskutieren. Das Seminar richtet sich an Geschäftsfüh-rer und Betriebsleiter, Fach- und Führungs-kräfte aus den Bereichen Beschichtung, Optische Industrie, Maschinen- und Anla-genbau, Automobil- und Zuliefererindustrie sowie Ingenieure, Techniker, Physiker und

Materialwissenschaftler aus Entwicklung, Konstruktion und Fertigung.

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Kathodenzerstäubung – der Schlüssel für innovative DünnschichtprodukteKathodenzerstäubung (Sputtering) ist heute die Schlüsseltechnologie zur Herstellung besonders hochwertiger Dünnschichten für höchst innovative Produkte in vielfältigen industriellen Branchen. Verschleiß- und reibungsarme Beschichtungen, die beim Ein-sparen von Energie helfen, werden ebenso durch Kathodenzerstäubung hergestellt wie die verschiedenen Schichten aus dem Bereich der Energiekonversion durch Photovol- taik oder Solarthermie.

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1 Einleitung

Bei der Kunststoffverarbeitung werden zur Erzeugung verschiedener Geometrien die Kunststoffe mit Hilfe metallischer Werk-zeuge im Formgebungsprozess verarbei-tet. Um die Kunststoffteile nach der Form-gebung möglichst leicht aus dem Werkzeug lösen zu können, sind Entformungshilfen notwendig. Diese können entweder als in-terne Trennmittel dem Kunststoff zugesetzt sein, was zu einer deutlichen Erhöhung der Rohstoffpreise führt, oder sie werden als flüssiges Trennmittel auf das Werkzeug auf-gebracht. Nachteilig ist hier, dass die Trenn-wirkung von solchen flüssigen Trennmitteln nur vorübergehend ist, das heißt die Werk-zeuge müssen in regelmäßigen Abständen wieder mit dem Trennmittel versehen wer-den. Weiterhin führt die Verwendung des Trennmittels dazu, dass dieses an der Bau-teiloberfläche angelagert wird, wodurch sich häufig Probleme bei der weiteren Be-arbeitung, zum Beispiel Verklebung oder Lackierung, ergeben.

Mit Hilfe der Atmosphärendruck-Plasma-technik als Vorbehandlungsverfahren für die Formenoberflächen wurden bereits Ver-besserungen bei der Applikation semiper-manenter Trennmittel erreicht [1]. Die mit Hilfe des Atmosphärendruck-Plasmas auf-gebrachten Schichten bewirkten eine Ho-mogenisierung des Untergrundes und eine verbesserte Haftung des Trennmittels auf

dem Substrat. Dadurch konnte die Bestän-digkeit der semipermanenten Trennmittel erhöht werden. Vorteilhaft wäre es jedoch, wenn das Trennmittel permanent auf dem Werkzeug aufgebracht werden könnte und so der Kunststoff trennmittelfrei bleiben kann.

Bereits vorhandene Entwicklungen von sol-chen permanenten Trennschichten sind bisher auf die Erzeugung der Schichten im Niederdruckbereich beschränkt [2]. Vorteil-haft wäre es jedoch, wenn die Schichten unter Atmosphärendruckbedingungen auf-gebracht werden könnten. Dies spart zum einen die Anschaffungskosten für die Vaku-umtechnik, zum anderen reduziert es die laufenden Kosten, weil deutlich weniger Energie notwendig ist.

2 AP-CVD

Die Trennschichten wurden mittels Atmo-sphärendruckplasma-CVD (AP-CVD) auf-gebracht. Das Verfahren basiert auf einer Hochfrequenzentladung, die bei der hier verwendeten Anlage, Plasma Blaster MEF (Tigres Dr. Gerstenberg GmbH), im Inneren einer Düse gezündet wird und dort brennt. Mittels angelegter Druckluft als Prozessgas wird das Plasma aus der Düse zur Subst-ratoberfläche herausgeführt. Mit Hilfe der Verdampfereinheit Pyrosil STS 10.0 (Sura Instruments GmbH) wird Hexamethyldi-siloxan (HMDSO) als siliziumhaltige Vorläu-

fersubstanz zugeführt, durch das Plasma geleitet und dort entsprechend chemisch umgesetzt. In der Folge kann die Abschei-dung schichtbildender Substanzen auf dem Substrat, in diesem Falle von SiOx, beobach-tet werden. Zusätzlich ist die Eindosierung weiterer Substanzen möglich. Im konkre-ten Fall erfolgt die Zudosierung von Amino-alkylpolydimethylsiloxan, um die durch das HMDSO erzeugte SiOx-Schicht mit zusätz-lichen organischen Anteilen anzureichern. Ein Schema der Anlage ist in Abbildung  1 dargestellt.

Um flächige Beschichtungen realisieren zu können, ist die Anlage mit einer x-y-Ver-fahreinheit ausgestattet, welche es erlaubt, die Substrate relativ zur Plasmafackel zu bewegen.

3 TrennschichtenmittelsAP-CVD

3.1 PrinzipielleHerstellung

Für die Abscheidung der Trennschichten werden siliziumhaltige Precursoren ge-nutzt. Zum einen wird HMDSO verwendet, welches standardmäßig als Ausgangsmate-rial für die Herstellung von SiOx-Schichten dient. Weiterhin wird ein Aminoalkylpolydi-methylsiloxan zudosiert, wodurch der orga-nische Anteil in der Schicht gesteigert wer-den kann. Dies konnte durch IR-Messungen bestätigt werden, wie aus Abbildung 2 er-sichtlich wird. In diesem beispielhaften

PermanenteTrennschichtenmittelsAtmosphärendruck-PlasmatechnikfürdieKunststoffverarbeitungVonT.Tölke,O.Beier,A.PfuchundA.Schimanski,Jena

BeiderKunststoffformgebungistderEinsatzvonTrennmittelnunabdingbar,umdieKunststoffteilemöglichstleichtausdemFormge-bungswerkzeuglösenzukönnen.StandderTechniksindderzeitderZusatzinternerTrennmittelzudenRohstoffen,dieVerwendungflüssigerTrennmittelzurBehandlungderWerkzeugeoderauchderEinsatzpermanenterTrennschichten,dieallerdingsbishernurimNiederdruckbereicherzeugtwerdenkönnen.SolchepermanentenTrennschichtenkönnennunauchmittelsAtmosphärendruck-Plas-matechnikabgeschiedenwerden,wobeiverschiedeneVariantenzubrauchbarenErgebnissenführen.

DurableAnti-AdhesionLayersbyAtmosphericPressurePlasmaTechnologyforUseinthePolymersProcessingIndustry

Theuseofreleaseagentsintheplasticmouldingisessentialinordertosolveeasilyaspossibletheplasticpartsfromthemouldingtool.Stateoftheartarecurrentlytheadditionofinternalreleaseagentstotherawmaterial,theapplicationofliquidreleaseagentsforthetreatmentofthetoolsortheuseofpermanentseparationlayers,whichpreviouslycanbeproducedonlyinthelowpressurerange.Nowsuchpermanentanti-adhesionlayerscanbedepositedbyatmosphericpressureplasmatechnologyaswell.Twodifferenttechnologiesareshowinggoodresults.

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tungen abriebstabil sind und sich der Kon-taktwinkel dabei nicht ändert (mindestens bis 50 Zyklen). Mittlerweile wurden mit den Werkzeugen unter realitätskonformen Be-dingungen Abformungen durch Heißpräge-versuche mit Polymethylmethacrylat durch-geführt. Dabei sind bisher mehrere Hundert Abformungen erfolgreich realisiert wor-den, ohne dass PMMA-Rückstände auf den behandelten Oberflächen anhafteten.

3.3 Zwei-Schicht-Aufbau

Eine Weiterentwicklung der Antihaftschicht, insbesondere mit Blick auf eine weitere Ver-besserung der mechanischen Stabilität der Beschichtung, resultierte in einem Zwei-Schicht-Aufbau, bei dem zunächst auf der Substratoberfläche eine nahezu organik-freie Haftschicht abgeschieden und darauf dann die organikhaltige Funktionsschicht aufgebracht wird. Die Dicke dieses Schicht-aufbaus beträgt ebenfalls etwa 100 Nano-meter, wobei die Haftschicht etwa 60 Na-nometer und die Antihaftschicht etwa 40 Nanometer dick ist.

Mit diesem Schichtaufbau wurden Werk-zeuge beschichtet, die in Labor-Spritz-gussversuchen zur Abformung von Poly-carbonatproben eingesetzt wurden. Nach 250 Abformzyklen wurde die Schicht-dicke der auf das Werkzeug aufge-brachten Trennschicht im Vergleich zur Ausgangsschicht dicke spektralellipsome-trisch charakterisiert. Dabei konnte eine praktisch unerhebliche Schichtdickenab-nahme von etwa 1 Nanometer festgestellt werden. Zudem zeigten sich an den Werk-zeugen weder Anhaftungen von Polycar-bonat noch Schichtablösungen des Trenn-schichtaufbaus. Bei der Untersuchung der abgespritzten Polycarbonatteile mit-tels ATR-FTIR waren keine Rückstände der Trennschicht nachweisbar.

Die Untersuchung der Schichten mittels Rasterelektronenmikroskopie zeigt, dass es sich um glatte Schichten handelt, wie in

Abb. 1: Schema der verwendeten AP-CVD-Anlage (links), Foto der Anlage (rechts)

Abb. 2: Vergleich der IR-Spektren einer nur mit HMDSO und einer mit HMDSO + Aminoalkylpolydimethylsiloxan abgeschiedenen Schicht auf Siliziumwafer (aus [3])

Spektrum ist zunächst die signifikante Si-O-Si-Bandenstruktur bei 810 cm-1 und bei 1060 cm-1 zu sehen, die von der aufgebrach-ten SiOx-Beschichtung herrührt. Weiterhin wird aus dem Spektrum ersichtlich, dass insbesondere Methylgruppen, zu erkennen an der stark ausgeprägten Bandenstruktur, bei etwa 1260 cm-1 und bei etwa 2930 cm-1, in die Schicht eingebracht worden sind.

Aufgrund der nun deutlich organikreicheren Schichtzusammensetzung ändert sich auch das Benetzungsverhalten der Schicht. Wäh-rend eine reine HMDSO-Schicht eher hyd-rophil ist (10° bis 60°, je nach Abscheide-bedingungen), werden die Schichten durch die Zugabe des Aminoalkylpolydimethyl-siloxans stark hydrophob mit Kontaktwin-keln gegenüber Wasser von nahezu 100° (Abb. 3).

3.2 Ein-Schicht-Aufbau

Bei der ursprünglichen Schichtentwicklung handelt es sich um einen Ein-Schicht-Auf-

bau, das heißt auf die Werkzeugoberfläche wurde eine Schicht mit homogener Zusam-mensetzung abgeschieden. Die Zusam-mensetzung der Schicht entspricht der in Abbildung 2 für HMDSO + Aminoalkylpoly-dimethylsiloxan dargestellten. Die Schicht-dicke liegt üblicherweise bei etwa 90 Nano-meter bis 100 Nanometer.

Bei der Durchführung mechanischer Be-lastungstests nach ASTM D2486 hat sich gezeigt, dass die hergestellten Beschich-

Abb. 3: Benetzung verschiedener Schichten: nur mit HMDSO abgeschieden (links und Mitte, je nach Parametern); mit HMDSO + Aminoalkylpolydimethylsiloxan abgeschieden (rechts)

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Abbildung  4 zu erkennen ist. Die Rauheit der Schichten konnte mittels Profilometer- und AFM-Messungen zu 7 Nanometer bis 10 Nanometer bestimmt werden.

4 Zusammenfassung

Es ist möglich, mit Hilfe der Atmosphä-rendruck-Plasmatechnik haftfeste und abriebstabile Trennschichten für die Kunststoffformgebung auf metallischen Werkzeugoberflächen abzuscheiden. Die Verwendung von entsprechenden Frei-strahlplasmaquellen erlaubt dabei auch die Beschichtung von 3D-Geometrien. Die Herstellung der Trennschichten kann so-wohl durch einen Ein-Schicht- als auch durch einen Zwei-Schicht-Aufbau realisiert werden. In ersten praxisnahen Einsätzen konnte die Zweckmäßigkeit des Einsatzes der Trennschichten an der Abformung von PMMA und Polycarbonat gezeigt werden.

Die geringe Rauheit der aufgebrachten Schichten macht diese Technologie auch für Applikationen interessant, bei denen eine hohe Konturentreue der abgeformten Bauteile gefordert ist.

Literatur

[1] T. Hädrich, A. Pfuch, O. Beier: Trennmittel für die Ausformung faserverstärkter Kunststoffe – Fortschritte durch die Formenoberflächen-

behandlung mit Atmosphärendruckplasmen; Galvanotechnik 111 (2013)1, S. 190–198

[2] K. Vissing, M. Ott: Entformen leicht gemacht; Plastverarbeiter (2007)11, S. 76–77

[3] A. Pfuch, O. Beier, T. Tölke, K. Vogelsang, A. Schimanski: Atmosphärische Plasmen als Oberflächen-Tool; Maschinenbau Schweiz (2013)7, S. 28–31

DOI: 10.7395/2013/Toelke1

Abb. 4: Oberfläche (links) und Bruchfläche eines Zwei-Schicht-Aufbaus (rechts)

Hochglanzoptik, Kratzfestigkeit und Mikro-strukturierung zählen zu den anhaltenden Trends in der Oberflächenveredelung von Kunststoffbauteilen. Wie sich anspruchs-volle Kundenwünsche erfüllen und weitere Anwendungen mit neuen Techniken reali-sieren lassen, bildet einen thematischen Schwerpunkt der VDI-Jahrestagung Spritz-gießen  am 18. und 19. Februar 2014 in Baden-Baden.

Auf der Veranstaltung diskutieren Verar-beiter, Maschinen- und Werkzeugbauer Möglichkeiten, um hochindividualisierte Bauteile zu bedrucken oder Metall-Kunst-stoff-Hybride optimiert zu fertigen. Sie befassen sich zudem mit der Technik und den Potenzialen des Glashinterspritzens sowie den aktuellen Entwicklungen der Oberflächendekoration.

Neue Methoden, um die Anlagen- und Pro-zesstechnik zu optimieren, sind ein weite-

res Thema der Tagung. Referenten erörtern unter anderem die Fragen, welche Vortei-le Industrie 4.0 für Spritzgießer bietet und wie hilfreich Additive Manufacturing für die Serienfertigung ist. Darüber hinaus präsen-tieren sie Maßnahmen, um Rüstzeiten zu optimieren und die Effizienz der Produkti-on mithilfe zustandsabhängiger Prozess-führung zu steigern. Vorträge zu Fortschrit-ten beim Spritzgießen von Compositen und Biopolymeren runden das informative Pro-gramm ab.

Am Folgetag der Veranstaltung, dem 20. Februar 2014, findet in Ergänzung zum Tagungsprogramm ein Spezialtag zu In-Mould-Technologien (IMD/IML) statt. Inno-vative Bedienkonzepte in der Folientechnik herzustellen sowie moderne Automations-technologien für Dünnwandverpackungen zu nutzen, spricht Automobilisten und Ver-packungsexperten gleichermaßen an.

Anmeldung und Programm zu der Veran-staltung sind im Internet unter www.vdi.de/spritzgiessen abrufbar oder über das VDI Wissensforum Kundenzentrum (E-Mail: wissensforum@vdi.de) erhältlich.

Das VDI Wissensforum mit Sitz in Düssel-dorf ist seit mehr als 50 Jahren einer der füh-renden Weiterbildungsspezialisten für Inge-nieure sowie für Fach- und Führungskräfte im technischen Umfeld. Die fast 1500 Ver-anstaltungen im Jahr decken alle relevan-ten Branchen ab. Das Angebot reicht von Seminaren und Technikforen über modula-re Lehrgänge mit abschließender Zertifizie-rung bis zu Fachtagungen und Kongressen. Dabei gewähren permanente Marktrecher-che, ein großes Expertennetzwerk und das ausgeprägte Know-how des VDI (Verein Deutscher Ingenieure) die hohe Qualität der Veranstaltungen.

➲➲ www.vdi.de

OberflächenundVerfahrensoptimierungimFokusVDI-TagungSpritzgießenwidmetsichderOberflächenveredelungundstelltneueMethodenderProzessoptimierungvor

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Die Entwicklung der modernen Flugzeug-technologien ist vor allem mit dem Leicht-metall Aluminium verbunden. Die guten mechanischen und chemischen Eigenschaf-ten, verbunden mit dem geringen Gewicht, ermöglichen den Bau von leichten und zu-gleich stabilen Konstruktionen. Dieser Vor-teil wird seit einigen Jahren in zunehmen-dem Maße auch im Fahrzeugbau genutzt. Darüber hinaus haben Aluminium und des-sen Legierungen aber auch in der Elektro-technik aufgrund des geringen spezifischen Gewichts und der relativ guten Leitfähigkeit eine verbreitete Anwendung.

Alle diese Vorteile machen es aber erforder-lich, dass die Aluminiumbauteile durch un-terschiedliche Oberflächentechnologien be-arbeitet werden. Sei es durch Polieren zur Erhöhung des Glanzes, durch Verstärken der natürlichen Schutzschicht und der dar-aus folgenden Verbesserung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit oder durch Auftragen einer löt- und kontaktfähigen Me-tallschicht. Dies ist eines der Geschäftsfel-der, auf denen die Rieger Metallveredlung in Steinheim seit langem mit Erfolg tätig ist. Darüber hinaus eignen sich die Beschich-tungsverfahren des Unternehmens aber auch für Stähle und Kupfermetalle.

Schichten auf Aluminium

Aluminium ist mit einem Anteil von 7,5 Pro-zent das dritthäufigste Element der Erdkrus-te und das häufigste Metall – damit ist es ausgezeichnet verfügbar. Dass Aluminium aber erst seit etwas mehr als 100 Jahren in der heute bekannten metallischen Form ein-gesetzt wird, ist durch die Gewinnung durch Schmelzflusselektrolyse, bei der das ver-fügbare Aluminiumoxid in Aluminiummetall umgesetzt wird, begründet. Das chemisch sehr stabile Aluminiumoxid bildet sich auch auf der Außenseite jedes Aluminiumkörpers und schützt diesen dadurch vor dem weite-ren Angriff durch Sauerstoff. Das Oxid ist sogar so stabil, dass es nur in Säuren und starken Laugen erkennbar angegriffen wird. Im thermodynamischen Sinn ist Aluminium sehr unedel, woraus sich die hohe Reakti-onsfreudigkeit mit Sauerstoff und die Bil-dung der Oxidschicht ableiten lässt. Im di-rekten metallischen Kontakt mit nahezu

allen anderen verfügbaren Metallen macht sich diese Tatsache jedoch negativ bemerk-bar, indem im Kontaktbereich bei Vorlie-gen einer wässrigen Lösung das Aluminium stark korrodiert.

Die Oberflächenbehandlung bietet nun ver-schiedene Verfahren, um die Beständigkeit von Aluminium und Aluminiumlegierungen unter solchen Bedingungen zu verbessern. Prinzipiell kann in zwei grundsätzlich un-terschiedliche Arten der chemischen bezie-hungsweise elektrochemischen Beschich-tung auf Aluminium unterschieden werden.

Beim Anodisieren – auch als Eloxieren (elek-trolytisch Oxidieren) bezeichnet – wird mit Hilfe des elektrischen Stroms die natürliche Oxidschicht durch eine künstliche, dickere Oxidschicht ersetzt. Im ersten Schritt wird in der Regel das vorhandene natürliche Oxid durch Einwirken von Säuren oder Laugen entfernt. Anschließend wird durch das Anle-gen von Strom in einer Säure an der Alumi-niumoberfläche durch Zersetzen des Was-seranteils der Säure Sauerstoff entwickelt, der sofort mit dem Aluminium zum sehr be-ständigen Aluminiumoxid reagiert. Hierbei ist das Aluminiumwerkstück die Anode im elektrischen Stromkreis. Je nach Art der Le-gierung, der Art und Zusammensetzung der Säure oder auch der Gestaltung des ver-wendeten Stromkreises (Gleichstrom oder

Wechselstrom mit unterschiedlicher Span-nung und Stromstärke) können dünnere po-renfreie oder dickere poröse Schichten her-gestellt werden. Poröse Schichten eignen sich beispielsweise zum Einschließen von Farbstoffen zum Färben der Oxidschicht. Mit einer abschließenden Nachbehandlung (be-zeichnet als Sealen) können die Poren mit einer Mischung aus Aluminiumoxidhydroxid verschlossen werden.

Die künstlich erzeugten Oxidschichten zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass sie eine sehr gute Haftung auf dem Grundmaterial besitzen, da sie durch eine Umwandlung der Aluminiumoberfläche in Aluminiumoxid entstanden sind. Sie ent-stehen daher auch auf der gesamten Ober-fläche des Bauteils in annähernd konstan-ter Dicke. Verfahrensbedingt kann die Dicke der Oxidschicht in gewissen Grenzen einge-stellt und so die Verschleißbeständigkeit variiert werden. Für dekorative Zwecke wer-den geringere Schichtdicken gewählt, da mit zunehmender Dicke eine Eintrübung beziehungsweise Verminderung des Glan-zes auftritt. Für funktionelle Anwendungen sind dagegen dickere Schichten sinnvoll. Die Rieger Metallveredlung bietet Lösun-gen für beide Arten der anodischen Oxida-tion an und auch das Polieren der Bauteile zur Erzeugung von glänzenden Oberflächen

Oberflächen für Werkstoffe mit Zukunft Franz Rieger Metallveredlung in Steinheim – seit 60 Jahren erfolgreicher Dienstleister für Oberflächentechnologie

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wird im eigenen Haus vorgenommen. Da-durch ist das Unternehmen in der Lage, die Kundenwünsche schnell und mit konstant hoher Qualität auszuführen.

Als zweite Art der Oberflächenbehandlung von Aluminium steht die galvanische Be-schichtung mit Metallen zur Auswahl. Einer direkten Metallisierung nach den üblichen Verfahren der Galvanotechnik steht die na-türliche Oxidschicht auf Aluminium entge-gen. Einerseits behindert die Isolationswir-kung der Oxidschicht den Austausch von elektrischen Ladungen zwischen Grund-metall und dem in Ionenform vorliegenden Metall des Elektrolyten. Zum anderen ist die Haftung von Metall auf der Aluminiumoxid-schicht bei der elektrochemischen Redukti-on von Metall aus Ionenform stark vermin-dert. Gelöst wird diese Herausforderung, indem in speziellen Prozessen das Alumini-umoxid in einer wässrigen Lösung aufgelöst und in der selben Lösung sofort nach Ent-fernen des Oxids mit einem Metall wie Zink, Nickel oder Kupfer belegt wird. Diese erste Belegung verhindert die Entstehung einer erneuten Aluminiumoxidschicht. Die Rie-ger Metallveredlung hat bereits vor mehr als 40 Jahren ein Verfahren zur Metallisie-rung von Aluminium entwickelt und paten-tiert. Schon 1971 ging die ersten Anlage zum galvanischen Beschichten von Aluminium

nach dem Nical-Verfahren in Betrieb. Dafür wurde dem Unternehmensgründer Franz Xaver Rieger am 29. Oktober 1988 der re-nommierte und begehrte Dr.-Rudolf- Eberle-Preis, der Innovationspreis des Landes Ba-den-Württemberg, verliehen [1]. Bis heute wurden drei weitere Technologien für die Vorbehandlung und Metallisierung von un-terschiedlichen Aluminiumlegierungen und mit verschiedenen Beschichtungsmetal-len (Rical, Richemal und Cucal) entwickelt. Damit ist Rieger in der Lage, eine breite Pa-lette an Legierungen für unterschiedliche Anforderungen und Einsatzmöglichkeiten zu beschichten. Die Art und Ausführung der Endschicht ist nach der Herstellung der direkten Kontaktschicht auf der Alumini-umoberfläche beliebig wählbar. Bei Rieger wird hier bevorzugt mit einer Kombination aus Kupfer, Nickel und Chrom gearbeitet. Diese bietet einen guten Korrosionsschutz und zugleich ein dekoratives Aussehen. Für den Einsatz in der Elektrotechnik, beispiels-weise für Bauteile zum Hochstrommanage-ment, eignet sich eine Zinnbeschichtung, die gute Kontakteigenschaften mit hoher Korrosionsbeständigkeit vereint. Zu den größten Herausforderungen bei der galva-nischen Beschichtung von Aluminium zäh-len einerseits eine gute Haftung zwischen Substrat und Beschichtung und zum ande-

ren eine absolut porenfreie Metallschicht in ausreichender Dicke. Beide Anforderungen werden mit den Verfahrenstechnologien der Rieger Metallveredlung erfüllt.

Funktionelle und dekorative Oberflächentechnik

Für die Beschichtung von Bauteilen stehen bei der Rieger Metallveredlung die Verfah-ren Verkupfern, Vernickeln (matt, halbglanz, glanz), Verchromen (Hart-, Glanz-, Schwarz-verchromen) und Verzinnen zur Verfügung. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit zur Auftragung von harten und verschleiß-festen, chemisch abgeschiedenen Nickel-schichten. Die guten mechanischen und chemischen Eigenschaften beruhen hier auf der Mitabscheidung von Phosphor, wo-durch eine Nickellegierung mit etwa 10 % bis 15 % Phosphor hergestellt werden kann.

Die verschiedenen Beschichtungen werden – neben dem bereits genannten Aluminium – auf Stahl und Edelstahl sowie auf Kupfer und Kupferlegierungen abgeschieden. Auch hier kann bei Bedarf eine mechanische Vor-behandlung durch Schleifen und Polieren vorgenommen werden. Beschichtbar sind Einzelbauteile mit Abmessungen von bis zu 2800 mm x 1100 mm x 300 mm und einem Gesamtgewicht von etwa 250 Kilogramm sowie Kleinbauteile als Schüttgut.

Rieger Metallveredlung in Zahlen

1953: Gründung „Galvanische Anstalt“ in Heidenheim

1960: Umzug des Betriebs nach Steinheim

1969: Bau der Abwasseranlage

1971: Inbetriebnahme der patentierten Nical-Anlage

1977: Inbetriebnahme der ersten vollautomati-schen Anlage zur Nical-Beschichtung

1988: Franz Xaver Rieger erhält den Innovations-preis des Landes für das Nical-Verfahren

1990: Inbetriebnahme einer Hartchromautoma-tenanlage und einer mikroprozessorge-steuerten Aluminiumgalvanisieranlage

1993: Entwicklung des Qualitätssiegels geprüfte Rieger-Qualität

1997: Übergabe an Franz A. Rieger

2008: Inbetriebnahme des Trommelautomaten für Kupfer, Zinn und Nickel

2013: Inbetriebnahme der roboterunterstützten Prüf- und Verpackungsanlage für eloxierte Bauteile

➲➲ Franz Rieger Metallveredlung, Riedstraße 1, D-89555 Steinheim am Albuch; www.rieger-mv.de

Susanne Rieger, Tamara Rieger, BM Olaf Bernauer und Franz Rieger (v.l.n.r.)

Für die Beschichtungen ist die Rieger Me-tallveredlung gemäß DIN ISO 9001:2008 zertifiziert. Die Qualität der Bearbeitung wird mit Hilfe von Schichtdickenmessungen (Röntgenfluoreszenz, Wirbelstrom- und Ma-gnetmessung) überprüft.

Ethik als Baustein zum Erfolg

Die Rieger Metallveredlung feierte in diesem Jahr ihr 60-jähriges Jubiläum – ein Beleg für die erfolgreiche Arbeit des Unternehmens, sowohl in technischer als auch wirtschaftli-cher Sicht. Darüber hinaus haben aber auch weitere Punkte zum Erfolg des Unterneh-mens beigetragen, beispielsweise das so-ziale Engagement gegenüber den Mitarbei-tern, eine wertorientierte Personalarbeit, der verantwortungsvolle Umgang der Posi-tion innerhalb der Lieferkette oder die Be-mühungen für einen hohen Umweltschutz. Solche Größen stehen im Mittelpunkt des Bündnisses Ethics in Business. Hierzu wer-den Unternehmen vom Schweizer Institut für Wirtschaftsethik der Universität St. Gal-len unter der wissenschaftlichen Leitung von Prof. Dr. Thomas Beschorner beurteilt.

Im Rahmen der Untersuchung wurde das starke Engagement von Rieger für den Um-weltschutz betont, beispielsweise durch Einführung einer innovativen Abwasserbe-handlung in den 1990er Jahren sowie die Kreislaufführung zur drastischen Reduzie-rung des Wasserverbrauchs. Seit 2011 wird mit Hilfe von Solarzellen auf dem Dach der Produktionsstätte ein erheblicher Teil des notwendigen Stroms selbst erzeugt. Das nächste Ziel ist der ausschließliche Bezug von Strom aus regenerativen Quellen, die der Geschäftsführer Franz Rieger für Ende 2014 anstrebt, auch wenn dafür höhere Kos-ten für Energie anfallen.

Ebenfalls positiv bewertet wurde die inten-sive Zusammenarbeit mit den Kunden, um die Qualität der beschichteten Bauteile zu verbessern. Hier ist vor allem die Unterstüt-

zung der Kunden bereits in der Design- und Konstruktionsphase zu nennen. Durch das beschichtungsgerechte Konstruieren steigt die Qualität des Endprodukts, zugleich sinkt der Aufwand zur Erzielung einer optimalen Beschichtung – ein Vorteil, der Kunde und Lieferant in der Prozesskette zugute kommt.

Als einer der Ersten im Bereich der Oberflä-chenbehandlung hat die Rieger Metallver-edlung im vergangenen Jahr das Gildezei-chen Ethics in Business erhalten [2].

Gut gerüstet für die Zukunft

Dass Franz Rieger heute mit 38 Mitarbeitern nicht viel mehr Beschäftigte hat als sein Vater vor fünf Jahrzehnten, begründet er mit dem Schlagwort Automatisierung. Dem Un-ternehmen stehen zwei Automatikanlagen und eine manuelle Prozesslinie für Spezi-albeschichtungen und Musterbearbeitung zur Verfügung. Die Prozesslinie zur Oberflä-chenbehandlung von Aluminiumbauteilen, die den Hauptteil der derzeitigen Bearbei-tung ausmacht, wurde vor kurzem komplett überholt und modernisiert. Im Rahmen der Erneuerung kam eine roboterunterstützte Prüf- und Verpackungsanlage für die Bau-teile hinzu. Mit dieser Anlage ist es möglich, jedes Bauteil mit einer eigenen Seriennum-mer zu versehen und die Bearbeitung mit allen verfügbaren Arbeitsparametern und Prüfwerten zu archivieren.

Einen weiteren Baustein zur Zukunftssiche-rung des Unternehmens sieht Franz Rieger in der Aus- und Weiterbildung von Fachkräf-ten für die Oberflächenbeschichtung und die Verwaltung. Dadurch steht dem Unter-nehmen das erforderliche Fachpersonal für Entwicklungsaufgaben und die Umsetzung neuer Verfahren in der Praxis zur Verfügung. Franz Rieger bietet aber auch dem Nach-wuchs die Chance, in der zukunftsträchti-gen Oberflächentechnologie eine Lebens-aufgabe zu finden.

Und auch in Sachen Nachfolge kann Franz Rieger mit Zuversicht in die Zukunft blicken: Sein 22-jähriger Sohn Alexander Rieger ist nun, wie der Vater einst, Assistent der Ge-schäftsleitung, und sichert dem Familien-unternehmen Rieger Metallveredlung, den Mitarbeitern und den Kunden auch zukünf-tig hochwertige Oberflächenbeschichtun-gen für wichtige Bauteile.

Quellen:

[1] Wirtschaft Regional (Ostalbkreis), Oktober 2013, S. 10–11

[2] Ulrich Wickert: Es ist an der Zeit – Ethics in Business; Redline Verlag 2013; S. 43

Roboter zur Prüfung und Verpackung von be-schichteten Bauteilen

MAGNETPUMPEN

TAUCHPUMPEN

FILTERSYSTEME

www.sager-mack.com

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Drei Transferprojekte und der diesjährige Sonderpreisträger Prof. Dr. h. c. Lothar Späth wurden am 27. September 2013 im Rah-men des Steinbeis-Tages mit dem Trans-ferpreis der Steinbeis-Stiftung – Löhn-Preis für herausragende Projekte im unterneh-merischen Wissens- und Technologietrans-fer ausgezeichnet. Der Preis ist mit bis zu 60 000 Euro Preisgeld für zukünftige inno-vative, transferorientierte Projekte dotiert.

Vor rund 600 geladenen Gästen verlieh die Jury am Abend des Steinbeis-Tages im Stutt-garter Kultur- und Kongresszentrum Lieder-halle den Löhn-Preis 2013. Der Projekterfolg wird an den zwei zentralen Kriterien Quali-tät des Transferprozesses und erkennbares Transferpotenzial gemessen. Neben Trans-ferprojekten können besonders zu würdi-gende Projekte, Leistungen und Verdienste mit Sonderpreisen ausgezeichnet werden. Der Löhn-Preis wurde 2004 von der Stein-beis-Stiftung zur Würdigung der Leistung von Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Johann Löhn, ehe-maliger Vorstandsvorsitzender der Stiftung und heutiger Ehrenkurator, initiiert und erstmalig verliehen.

Der Transferpreis 2013 ging an folgende Unternehmen:

– Steinbeis-Transferzentrum Korrosion und Korrosionsschutz (Friedrichshafen) zu-sammen mit der Daimler AG (Stuttgart),

der Holder GmbH Oberflächentechnik (Kirchheim/Teck) und dem Ingenieurbüro Peter Schrems (IPS) (Münster)

– Steinbeis-Transferzentrum Wärmemana-gement in der Elektronik, (Walddorf-häslach) zusammen mit der Behr GmbH & Co. KG (Stuttgart)

– Steinbeis-Europa-Zentrum (Karlsruhe) zusammen mit dem Steinbeis-Transfer-zentrum Angewandte Akustik (Stuttgart), dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP (Stuttgart) und der Werkstätte für Orgel-bau Mühleisen GmbH (Leonberg)

Preisträger Holder GmbH

Mit Zinklamellenbeschichtungen werden metallische Komponenten in der Automo-bilindustrie vor Korrosion geschützt. Zur Sicherstellung der Qualität der Beschich-tungen sind in der Serienfertigung zeit-aufwendige Korrosionsuntersuchungen von bis zu drei Monaten Prüfdauer not-wendig. Veränderungen der Beschichtun-gen und notwendige Korrekturmaßnahmen werden so erst mit einer entsprechen-den Verzögerung erkannt. Das Steinbeis-Transferzentrum Korrosion und Korrosions-schutz mit Sitz in Friedrichshafen und an der Hochschule Ravensburg-Weingarten entwickelte daher in Zusammenarbeit mit der Daimler AG, der Holder GmbH Oberflä-

chentechnik und dem Ingenieurbüro Peter Schrems (IPS) eine innovative Prüfmethode, mit deren Hilfe Zinklamellenbeschichtun-gen hinsichtlich ihrer Korrosionsschutzwir-kung zukünftig um ein Vielfaches schneller beurteilt werden können.

Bei dem Kurzzeit-Prüfverfahren wird dem zu untersuchenden Bauteil in einer elektro-chemischen Messzelle eine elektrische Spannung aufgezwungen, die Korrosions-belastungen im Betrieb simuliert. Der Ver-lauf des Messsignals ist qualitätsspezifisch und kann bei Bedarf mit anderen analyti-schen Bewertungsmethoden ergänzt wer-den. Durch den Einsatz eines vom IPS und dem Steinbeis-Team neu entwickelten Stand-Alone-Potentiostaten, bei dem eine Software die Messergebnisse automatisch auswertet, ist wissenschaftlich ausgebilde-tes Personal für die Interpretation der Mess-ergebnisse nicht mehr erforderlich.

Der Erfolg der Methode wurde unter La-borbedingungen in Kooperation mit dem Beschichtungsspezialisten Holder GmbH Oberflächentechnik und der Daimler AG für eine serienmäßig applizierte Zinklamellen-beschichtung nachgewiesen. Zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse liegen nun bereits nach vier Stunden Prüfdauer vor. Dies erlaubt es, deutlich schneller auf Qua-litätsveränderungen zu reagieren und not-wendige Korrekturmaßnahmen einzuleiten. Über eine größere Messhäufigkeit können Prozesse in einem engeren Prozessfenster gefahren werden, gleichzeitig sinkt der Kos-tenaufwand für serienbegleitende zeitinten-sive Untersuchungen.

Eine weitere Herausforderung stellt sich derzeit mit der Implementierung des Ver-fahrens in den laufenden Produktions-prozess unter Einsatz einer am Bauteil di-rekt verwendbaren Messzelle. Die mit dem Löhn-Preis ausgezeichnete Methode birgt nach entsprechender Modifikation enormes Potenzial für den Einsatz im Qualitätsma-nagement weiterer Beschichtungsprozes-se und Oberflächentechnologien.

Weitere Informationen bei der Holder GmbH Oberflächentechnik.

➲➲ www.holder-oft.de

Innovative Methode verkürzt Prüfzeit von ZinklamellensystemenTransferpreis der Steinbeis-Stiftung – Löhn-Preis 2013 für herausragende Projekte im Technologietransfer verliehen Holder GmbH Oberflächentechnik zusammen mit der Daimler AG und dem Ingenieurbüro Peter Schrems (IPS) unter den Preisträgern

Herr Schrems, Ingenieurbüro Schrems, Herr Schwilk, Daimler AG, Herr Holder, Holder GmbH, Frau Pfeffer, Steinbeis-Transferzentrum, Herr Prof. Dr. Holbein, Steinbeis-Transferzentrum, Herr Dr. Klose, Daimler AG, Herr Dr. Schütz, Holder GmbH, Herr Kröger, Steinbeis-Transferzentrum

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Wärmemanagement in der Elektronik

Ein weiterer Preis ging an das Steinbeis-Transferzentrum Wärmemanagement und die Behr GmbH & Co. KG für ein neu ent-wickeltes Gerät, mit dem gleichzeitig die thermischen Eigenschaften und das Fließ-verhalten der Proben unter thermischer und mechanischer Last genau analysiert werden können. Das innovative Messsystem bildet damit eine wesentliche Grundlage für die Entwicklung und Optimierung neuer Mate-rialien für das Wärmemanagement elektro-nischer Systeme.

Die Lebensdauer elektronischer Systeme wird häufig von deren thermischer Belas-

tung bestimmt. Mit einem optimierten Wär-memanagement lassen sich thermisch kriti-sche Bauelemente gezielt temperieren und die Lebensdauer des gesamten elektroni-schen Geräts verlängern. Neue Technologi-en, wie beispielsweise elektrische Antriebe in Kraftfahrzeugen, stellen veränderte An-forderungen an das Wärmemanagement. Daher sind Wärmepfade in komplexen Sys-temen von der Wärmequelle bis zur Um-gebung zu analysieren und zu optimieren. Häufig bildet dabei die Kontaktfläche zwi-schen sich berührenden Festkörpern den Flaschenhals im Wärmepfad.

Das Steinbeis-Transferzentrum Wärmema-nagement in der Elektronik an der Dualen

Hochschule Baden-Württemberg Stuttgart und die Behr GmbH & Co. KG haben gemein-sam ein innovatives, hochpräzises System zur Messung von Interfacematerialien ent-wickelt. Damit lassen sich Materialien bei definiertem Anpressdruck oder definierter Probendicke thermisch charakterisieren. In der Praxis wird beispielsweise in vielen Fäl-len die Batterie in einem Elektrofahrzeug mit Hilfe einer Kühlplatte temperiert. Ent-scheidend dabei ist, dass die einzelnen Bat-teriezellen thermisch gut an die Kühlplatte gekoppelt sind. Dies lässt sich mit einem geeigneten thermischen Interfacematerial zwischen der Batterie und der Kühlplatte erreichen.

Wissen nutzen – erfolgreicher sein!

Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut e.V. (OTTI)Wernerwerkstraße 4 · 93049 Regensburg · Tel. +49 941 29688-56 · E-Mail claudia.bomber@otti.de www.otti.de

Kathodenzerstäubung – der Schlüssel für innovative Dünnschichtprodukte19. und 20. Februar 2014 in Braunschweig

• Industrielle Einsatzgebiete zur Schichtherstellung durch Kathodenzerstäubung• Simulation von Plasmaprozessen• HIPIMS• Magnetronzerstäubung für die Präzisionsoptik• Technik moderner Beschichtungsanlagen• Trends in der Weiterentwicklung von Sputterprozessen• Besichtigung der Labore des Fraunhofer-Institutes IST Braunschweig

Korrosionsschutz mit Beschichtungen und Überzügen26. und 27. Februar 2014 in Regensburg

• Oberflächenvorbehandlung und –vorbereitung• Korrosionsverhalten unterschiedlicher metallischer Werkstoffe• Vielfalt der metallischen Überzüge (Stückverzinken, Bandverzinkung, Spritzmetallisieren, …)• Korrosionsschutzbeschichtung und Industrielackierungen (Flüssige Beschichtungsstoffe, Pulverbeschichtung, Elektrotauchlakierung)

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OBERFLÄCHEN

Für jede Anforderung die richtige Lösung – Oberflächentechnik in Forschung und AnwendungBericht über die ZVO-Oberflächentage 2013 in Dresden

– Fortsetzung aus WOMag 11/2013

Oberflächen für Automobilanwendungen

EMV durch Spritzverzinken

Dr. Frank Prenger, Grillo-Werke AG, gab mit seinem  Vortrag  einen  Einblick  in  die  Ver-wendung  von  thermisch  gespritzten  Zink-schichten für den Schutz gegen elektroma-gnetische  Wellen.  Für  das  Auftragen  von Zink bieten sich bevorzugt das Drahtlichtbo-gen-  und  das  Flammspritzen  mittels  Draht oder Pulver an. Deutliche Unterschiede zei-gen  die  Verfahren  bei  den  Auftragsraten, die beim Lichtbogenspritzen etwa zehnfach höher sind. An zahlreichen Beispielen zeig-te der Vortragende die Vielfalt der Einsatz-möglichkeiten,  da  praktisch  alle  Materiali-en, von Papier über Holz, Beton, Kunststoff bis zu Metall, beschichtet werden können. Zudem  sind  die  aufgebrachten  Schichten lötbar.  Für  den  EMV-Schutz  kommen  vor allem  Kunststoffgehäuse  als  Substrate  in Betracht.  Die  Zinkschichten  zeichnen  sich hier durch eine hohe Abschirmwirkung aus.

Hochgeschwindigkeitsverchromung

Die  Hochgeschwindigkeitsverchromung wurde  in  erster  Linie  für  Massenteile,  wie sie beispielsweise im Automobilbau gefragt sind,  zu  einem  sehr  umweltfreundlichen und  effizienten  System  entwickelt.  Dirk Wiethölter, Enthone GmbH, gab einführend einen Überblick über die geschichtliche Ent-wicklung  der  funktionellen  Verchromung. Während  früher  Kombinationsschichten aus  Nickel  und  Chrom  verwendet  wurden, sind heute zunehmend mehrlagige Chrom-schichten gefragt. Die Schichtdicken liegen bei zehn Mikrometer bis 35 Mikrometer und die  Härten  bei  750  bis  1000  HV0,1.  Durch Pulsabscheidung  können  spannungsar-me Zwischenschichten erzeugt und so riss-freie  Chromschichten  hergestellt  werden. Bei den bewusst mit Rissen ausgestatteten Chromschichten wird ein Mikrorissnetzwerk angestrebt. 

Moderne  Anlagentechniken  verhelfen  zu einer  kostengünstigen  Verchromung,  was 

der Referent an Beispielrechnungen für ver-schiedene  Anlagen  und  Anwendungsfälle aufzeigte.

Selektive Chromabscheidung

Ebenfalls  mit  dem  Thema  der  Hochge-schwindigkeitsabscheidung  befasste  sich Hermann  H.  Urlberger,  AHC  Oberflächen-technik  GmbH  (Koautoren:  H.  Siegert,  F. Cours, M. Wijnen). Er erweiterte die Anwen-dung zudem auf die selektive Beschichtung der  eigentlichen  Wirkflächen  von  Bauele-menten für Automobile und den Maschinen-bau. Durch die Anpassung der Anlagentech-nologie  auf  die  Bauteile  ist  es  einerseits möglich,  die  nicht  zu  beschichtenden  Be-reiche von der Einwirkung des Elektrolyten auszuschließen. Dort, wo die Abscheidung erfolgen  soll,  lassen  sich  hohe  Fließge-schwindigkeiten des Elektrolyten einstellen und  so  Stromdichten  bis  500  A/dm2  errei-chen.  Hierbei  liegen  die  Herausforderun-gen  sowohl  bei  der  passenden  Kontaktie-rung der Bauteile als auch bei der exakten Stromzufuhr. 

Mit  der  Technologie  können  Chromschich-ten  mit  Dicken  von  fünf  Mikrometer  bis acht  Mikrometer  pro  Minute  erzielt  wer-den.  Die  Schichten  besitzen  Härten  über 1100  HV0,025  und  geringe  Rauheiten.  Be-sonders interessant im Hinblick auf REACh ist  die  Tatsache,  dass  sehr  geringe  Elekt-rolytvolumina vorhanden sind und ein sol-ches  System  komplett  geschlossen  arbei-ten kann. 

Polymerversieglung

Eine  neuartige  Versiegelung  für  Zinkober-flächen stellte Dr. Sasa P. Jacob, Hillebrand Chemicals GmbH vor. Hierbei kommen Ver-bindungen auf Basis von Siliziumoxiden und Kohlenstoffverbindungen  zum  Einsatz,  die durch eine Wärmebehandlung zur Reaktion gebracht  werden.  Beim  Einsatz  auf  galva-nisch  abgeschiedenen  Zinkschichten  kann das  Tempern  bei  Temperaturen  zwischen 160 °C und 220 °C zum Austreiben von Was-

serstoff  als  Wärmebehandlung  eingesetzt werden. Die Versiegelung kann modifiziert werden  und  beispielsweise  auch  Gleitmit-tel beinhalten. Das auf Wasser basis aufge-baute  System  kann  auch  ohne  Zentrifuge für Trommelbauteile eingesetzt werden. Da die Schichtdicken deutlich unter 1 Mikrome-ter liegen, besteht auch keine Gefahr einer Dimensionsänderung. 

Das  relativ  preisgünstige  Beschichtungs-system trägt zur Verbesserung der Schlag- und  Korrosionsbeständigkeit  bei  und  ist nach  Ansicht  des  Vortragenden  eine  Al-ternative  zu  galvanisch  abgeschiedenem Zink-Eisen.

Aluminiumabscheidung mit MOCVD

Aluminium zählt aufgrund der dichten und stabilen  Oxidschicht  zu  den  interessanten Funktionsmetallen und ist daher als Schutz-schicht  für  andere  Basismetalle  von  Inter-esse.  Da  eine  Abscheidung  aus  wässrigen Lösungen nicht möglich und die aus organi-schen Lösemitteln schwierig zu handhaben ist,  bietet  sich  eine  neue  CVD-Technik  mit metallorganischen Verbindungen (MOCVD) an. Horst Huss, Alencis GmbH, stellte eine neue  Verfahrenstechnik  speziell  für  Klein-teile zur Beschichtung in Trommel vor. Das Verfahren arbeitet unter inerter Atmosphäre bei Normaldruck mit Hilfe thermischer Zer-setzung bei mittleren Temperaturen, wobei sich hohe Abscheidegeschwindigkeiten er-geben.  Die  erzielten  Schichten  zeichnen sich  durch  eine  gute  elektrische  und  ther-mische  Leitfähigkeit,  hohe  Duktilität  und hohe Temperaturbeständigkeit aus. Bereits ab Schichtdicken von weniger als 1 Mikro-meter sind die Schichten nach Aussage des Vortragenden dicht. 

Polymere Inhibitoren

Sascha  Buchbach,  Fraunhofer-Institut  für Fertigungstechnik  und  Angewandte  Mate-rialforschung  IFAM,  und  Dr.  Marco  Soltau, Straetmans High TAC GmbH, befassten sich mit  der  Entwicklung  und  dem  Einsatz  von 

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OBERFLÄCHEN

Inhibitoren  zur  Steigerung  der  Korrosions-beständigkeit  von  Metallen.  Ziel  des Einsatzes  ist die Verbesserung der Bestän-digkeit von lackierten Metallbauteilen, ins-besondere von Aluminiumlegierungen. Zu-gleich wurden mit dem entwickelten System die Forderungen aus REACh berücksichtigt. 

Die  Inhibitoren  können  mit  Hilfe  der  ge-bräuchlichen  Tauch-  und  Spritzapplikatio-nen  aufgebracht  werden,  sie  lassen  sich aber auch in bestehende Lacksysteme ein-arbeiten. Die Tests mit verschiedenen Alu-miniumlegierungen  fielen  ebenso  positiv aus,  wie  die  mit  weiteren  gebräuchlichen Einsatzmetallen  wie  Stahl,  Messing,  Zink oder Magnesium. 

Sol-Gel-Beschichtung

Sol-Gel-Beschichtungen zur Erzeugung von Oberflächen  mit  Nanopartikeln  müssen bestimmte  Anforderungen  erfüllen.  Diese stellte Carsten Schmidt, EPG AG, vor und er-läuterte an Beispielen deren Einsatz in der Automobilindustrie.

Nachhaltige Oberflächenbeschichtungen

Gold-Eisen-Elektrolyte

Das Ansinnen der ECHA, Kobaltsalze in den Anhang  XIV  aufzunehmen,  hat  zur  Suche nach  Alternativen  für  die  seit  langem  mit gutem  Erfolg  eingesetzten  Gold-Kobalt-Le-gierungen  geführt.  Dr.  Sascha  Berger,  zu-sammen  mit  Bernd  Weyhmüller  von  der Umicore  Galvanotechnik  GmbH,  stellte  als alternatives  System  einen  Elektrolyten  zur Abscheidung von Gold-Eisen vor. Insbeson-dere die stabile und einfache Arbeitsweise sowie  die  guten  Kontakteigenschaften  der Gold-Kobalt-Schichten  geben  dabei  die  zu erreichenden Eigenschaften vor. Der Vortra-gende wies darauf hin, dass die Goldschich-ten mit Kobalt und Nickel vor allem für die Herstellung von Kontaktflächen in der Band-beschichtung heute unverzichtbar sind, wo-durch die Anforderungen für Ersatzsysteme nochmals erhöht werden. 

Der  entwickelte  Elektrolyt  besitzt  hohe  Abscheideraten  im  mittleren  Stromdichte-

bereich. Die Schichten weisen eine geringe Porosität auf und zeigen eine gute Benetz-barkeit. Die Härte der Goldlegierung mit we-niger als 0,3 % Eisen liegt zwischen 140 HV und 160 HV und damit geringfügig unter der von  Gold-Kobalt  mit  180  HV.  Der  Referent ging  in seinem Vortrag ausführlich auf die Eigenschaften des Elektrolyten bei der An-wendung der Bandbeschichtung, vor allem bei Spotplating mit den sehr hohen Strom-dichten und kleinen Abscheideflächen ein. 

Chromfreie Passivierung

Einen  weiteren  Beitrag  zur  nachhaltigen Oberflächentechnologie  leistete  Christoph Hoge, Coventya GmbH, mit einer Diskussion  der  Entwicklung  chromfreier  Passivierun-gen.  Als  Ausgangspunkt  aller  Bemühun-gen gilt die Verbesserung der ökologischen Gesamtsituation.  Eine  Bewertung  des  bis-her Erreichten muss nach Ansicht des Vor-tragenden daher über die reine Anwendung hinausgehen und die Herstellung der Alter-native zu den Passivierungen auf Basis von 

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Chrom(III)  betrachten.  Dazu  müssen  die Verfahren zur Herstellung von Titan- und Zir-konsalzen denen zur Gewinnung der benö-tigten  Chromsalze  gegenübergestellt  wer-den. Bereits hier ist festzustellen, dass die Alternativen  im  Hinblick  auf  den  Umgang, die  Gewinnung  durch  den  Erzabbau  oder die Kosten keinerlei Vorteile bieten. Daraus ist  zu  folgern, dass die chromfreien Passi-vierungen keine Entlastung der Umwelt und keine Verringerung des Gefährdungspoten-zials erbringen. 

Nachhaltige Vakuumbeschichtung

Die  Vakuumbeschichtung  war  lange  Zeit ein Verfahren,  das  vorzugsweise  in  Batch-anlagen  eingesetzt  wurde.  Durch  die  Ent-wicklung  der  Hochratebeschichtung,  wie sie Prof. Dr. Christoph Metzner vom Fraun-hofer-FEP (Koautoren: Dr. B. Scheffel, Dr. H. Morgner, Dr. O. Zywitzki) vorstellte, wurde auch  die  Durchlaufbeschichtung  von  Bän-dern  und  Platten  bei  unterschiedlichen Schichtdicken  möglich.  Der  Vortragende gab  einführend  einen  Einblick  in  die  not-wendige Anlagentechnik, bei der vor allem der Aufwand zur Erzeugung des notwendi-gen  Vakuums nicht zu unterschätzen ist. 

Zu  den  großen  Vorteilen  der  Technologie zählt  die  Möglichkeit,  Schichten  auf  Basis von Silizium- oder Titanoxid mit sehr gerin-gen  Schichtdicken  herstellen  zu  können. Solche Schichten besitzen gute Reinigungs-eigenschaften  oder  sind  sehr  kratzbestän-dig.  Die  Bearbeitungsgeschwindigkeiten reichen bei den heutigen Anlagen bis etwa 1 m/s beziehungsweise Schichtdicken zwi-schen  400  Nanometer  und  2000  Nano-meter. Durch die gute Schichthomogenität erreicht die Beschichtung eine hohe Quali-tät  für mechanische, dekorative oder opti-sche Eigenschaften.

Grüne Galvaniksysteme

Gerhard  Reusmann,  Dörken  MKS-Systeme GmbH & Co. KG, stellte ein neues Beschich-tungssystem  für  galvanische  Oberflächen vor. Das System befindet sich derzeit in der Pilotphase  und  zeichnet  sich  durch  hohe Korrosionsschutzwerte  aus.  Insbesondere das  Verschraubungsverhalten  bezeichnete der Vortragende als sehr gut, so dass dem Einzug in die Automobilbranche nichts ent-gegensteht. Dazu trägt auch die hohe Pro-zesssicherheit  des  Verfahrens  sowohl  bei der Beschichtung  in der Trommel als auch auf  Gestellteilen  bei.  Die  Prüfung  im  Salz-sprühnebeltest (DIN EN ISO 9227) führt auf Trommelteilen zu mehr als 480 Stunden und 

auf Gestellteilen zu mehr als 720 Stunden Beständigkeit  gegen  Überzugskorrosion. Die  guten  Eigenschaften  belegte  der  Vor-tragende  mit  zahlreichen  Vergleichsmes-sungen an Verschraubungen.

Aluminium- und Eisenabscheidung aus ionischen Flüssigkeiten

Ionische  Flüssigkeiten  stehen  derzeit  im Fokus der Entwicklung, da sie der Abschei-dung  sowohl  in  Bezug  auf  die  Metalle  als auch deren Morphologie neue Möglichkei-ten eröffnen. Thomas Schubert, IoLiTec Ionic Liquids  Technologies  GmbH  (Koautoren: M.  Ahrens,  S.  Sauer),  stellte  die  Abschei-dung von Aluminium und Eisen aus solchen Systemen  vor.  Mit  diesen  ist  es  möglich,  spiegelglänzende  Aluminiumschichten  bei Raumtemperatur  abzuscheiden.  Durch  Va-riation des Elektrolyten konnte dessen Le-bensdauer  verlängert  werden.  Eisen  lässt sich  in  unterschiedlicher  Kristallmodifika-tion und hoher Reinheit abscheiden. 

Zinnabscheidung für die Elektrotechnik

Die  Arbeiten  von  Alexander  Spörrer  und Dr. Olaf Kurtz, Atotech Deutschland GmbH, haben zu einem neuen Zinnelektrolyten und einer Nachbehandlung geführt, die den ge-stiegenen  Anforderungen  der  Elektro-  und Elektronikindustrie gerecht wird. 

Das  neue  Elektrolytsystem  ermöglicht  die Abscheidung  von  seidenmatten  Schichten mit  gutem  Umschmelzverhalten  und  einer deutlich  geringeren  Empfindlichkeit  gegen Umwelteinflüsse.  Dies  wurde  im  Vergleich mit  bisher  üblichen  Verfahren  aufgezeigt. Dabei  werden  sowohl  die  Prozesssicher-heit  als  auch  die  Produktqualität  erhöht. Zugleich lassen sich die Kosten für den Ge-samtprozess verringern. 

Ergänzend  wurde  für  das  Verfahren  eine Nachbehandlung  entwickelt,  mit  der  die guten  Eigenschaften  der  abgeschiedenen Zinnschicht  nochmals  verbessert  werden. Als Kriterium für die Bewertung wurde das Umschmelzverhalten,  die  Lötbarkeit  nach unterschiedlichen  Lagerzeiten  sowie  die Neigung zur Whiskerbildung herangezogen.

Nickelelektrolyten im Vergleich

Zur  Abscheidung  von  spannungsarmen  Nickelschichten  wird  in  der  Regel  auf  Sul-famatelektrolyte zurückgegriffen. Hans-Jörg Hoffmann (zusammen mit H. A. Verlind und F.  Schwager),  Technic  Deutschland  GmbH, stellte ein neues Elektrolytsystem auf Basis von Chlorid vor. Damit kann die Nickelkon-

zentration im Elektrolyten gesenkt und vor allem  der  Aufwand  für  die  Abwasserbe-handlung gesenkt werden. 

Das Verfahren zeigt eine gute Schichtdicken-verteilung  sowie  eine  bessere  Abdeckung bei niedrigen Stromdichten, wodurch insbe-sondere ein Einsatz bei stark strukturierten Substraten von Vorteil ist. Der Vergleich mit einem  konventionellen  Sulfamatelektroly-ten  belegt,  dass  die  inneren  Spannungen der Schicht deutlich niedriger sind und die Korrosionsbeständigkeit  erhöht  ist.  Durch die bessere Leitfähigkeit des chloridbasier-ten  Elektrolyten  fallen  die  Energiekosten der Abscheidung. Das Verfahren eignet sich für  die  Beschichtung  auf  Gestellen,  in  der Trommel  sowie  in  Durchlaufanlagen.  Beim Einsatz  für  Steckverbinder  ist  zudem  eine verbesserte Lötfähigkeit der aufgebrachten Zinnschichten auf Nickel festzustellen. 

Anwendungstechniken

Prozesssicherheit bei Aluminiumvorbehandlung

Wie Dr. Corinna Weigelt einführend beton-te, ist mit dem Wechsel von der klassischen Chromatierung  zur  Konversionsschicht  auf Basis von Zirkoniumverbindungen die Pro-zessüberwachung  wichtiger  geworden. Heute werden Aluminiumbauteile vor dem Lackieren  fast  ausschließlich  mit  Verbin-dungen  auf  Basis  von  Zirkonium  und  Zir-konium-Titan behandelt, bei denen die Ein-haltung der Zusammensetzung der Lösung ausschlaggebend  für  die  Qualität  der  Vor-behandlung  ist.  Hierfür  wurde  eine  neue Analysenmethode unter Einsatz eines Farb-stoffs entwickelt und inzwischen auch in der Praxis getestet. 

Hierzu wird einer Probe der Vorbehandlung der Farbstoff zugesetzt und nach einer Re-aktionszeit von wenigen Minuten kann der Gehalt  an  Zirkonium  photometrisch  ermit-telt werden. Entscheidend für die Tauglich-keit des Messverfahrens ist, dass Alumini-um,  Fluorid,  Magnesium,  Eisen,  Zink  und Chrom(III) die Analyse nicht stören. 

Hartchrom mit optimierter Funktionalität

Ralf Altheimer gab in seinem Vortrag einen Überblick  über  die  unterschiedlichen  Ver-fahren  zur  Erzeugung  von  hochbelasteten Oberflächen unter Einsatz von Chrom in un-terschiedlichen  Ausführungen  und  Kom-

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WERKSTOFFE

WOMag

Die INNOVENT e. V. Technologieentwicklung Jena veranstaltete in diesem Jahr bereits die 9. Thementage Grenz- und Oberflächentage (ThGOT) und das 9. Thüringer Biomaterial-kolloquium in Zeulenroda-Triebes gemein-sam mit der Thüringer AG Biomaterial e. V. und der MEOX Projektmanagement GbR.

Die Schwerpunktthemen der ThGOT an den ersten beiden Tagen mit mehr als 250 Teil-nehmern waren Oberflächen im Leichtbau, antimikrobielle Oberflächen, kombinierte Oberflächentechnik, Oberflächentechnik im Bau sowie neue Trends in der Oberflä-chentechnik. Begleitet wurde die Tagung durch eine Industrie- und Posterausstel-lung. Der letzte Tag der Veranstaltung mit dem Biomaterialkolloquium befasste sich unter anderem mit antibakteriellen Schich-ten auf Implantaten, Keramiken für Implan-tate, unterschiedliche Arten von Gelen oder der Charakterisierung von Werkstoffen und Oberflächen. Die umfangreichen Aufgaben-stellungen der Oberflächentechnologien und ihre zahlreichen Einsatzmöglichkeiten wurden in fast 80 Vorträgen aufgezeigt. Da-rüber hinaus wurden Postenpräsentationen mit weiteren Kurzvorstellung von Arbeiten geboten.

Technologie für verschiedene Eigenschaften

Die Oberflächentechnik bietet mit ihren Verfahren eine große Palette an Werkzeu-gen an, um den Einsatz von Materialien an nahezu jede gewünschte Herausforderung anzupassen. Dr. Arnd Schimanskie zeigte an einigen Beispielen den Einsatz von so unterschiedlichen Verfahren wie CVD, Sol-Gel- oder galvanische Beschichtung. Ins-besondere die Möglichkeit zur Kombinati-on der Techniken erweitert die Verwendung von Metallen, Keramiken oder Kunststof-fen erheblich und bietet so immer wieder neue Lösungsansätze in der Medizin, dem Maschinenbau oder dem Fahrzeugbau, die mit zu den wichtigsten Industriesektoren in Deutschland zählen.

Simulation der Umwelt

Die Eignung von Werkstoffen wird einer-seits durch deren mechanische Leistungen vorgegeben, andererseits durch deren Be-ständigkeit im Einsatz. Während der erste

Bereich durch Messung gut eingegrenzt werden kann, tritt beim Verhalten im Ein-satz oftmals eine kaum überschaubare Zahl an stark variierenden Parametern auf. Diese erschweren die Abschätzung über Standzei-ten und Versagensmechanismen erheblich. Artur Schönlein stellte hierzu ein Simulati-onsverfahren für den Einfluss der Sonnen-einstrahlung vor. Neben der reinen Strah-lungsenergie sind dazu auch Temperatur und relative Feuchte wichtige Kenngrößen. Entstanden ist eine Messeinrichtung mit steuerbaren Einflussparametern, um die Belastung zeitlich zu verkürzen und trotz-dem eine enge Korrelation zur Belastung im Einsatz zu erhalten.

Anti-Ice-Beschichtung

Sowohl für Tragflächen als auch für Rotor-blätter von Windturbinen stellt die Verei-

sung der Oberfläche ein Gefahr dar, die zum Absturz von Flugzeugen oder zur Schä-digung von Windturbinen führen kann. Michael Haupt stellte eine Beschichtung mit einer plasmabeschichteten Polyurethan-folie vor, auf der die Eisbildung stark ver-zögert oder verhindert werden kann. Die Herstellung der Folie kann im Rolle-zu-Rol-le-Verfahren durchgeführt werden und er-möglicht so auch die Beschichtung von gro-ßen Flächen. Darüber hinaus eignen sich die Folien auch für die Oberflächen von So-larpaneelen, Kühlgeräten oder Außenseiten von Gebäuden, wodurch eine Verbesserung der Effizienz erreicht werden kann.

Korrosionsschutz von Magnesium

Einen neuen Ansatz verfolgt Carsten Bla-wert mit der Herstellung von gesputterten Schichten auf Magnesium zur Verbesserung

Thementage Grenz- und OberflächentechnikZahlreiche interessante Vorträge bei den 9. ThGOT der INNOVENT e. V. vom 3. bis zum 5. September

Blick ins Plenum

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WERKSTOFFE

WOMag

der Korrosionsbeständigkeit. Durch das Aufbringen von magnesiumhaltigen Schich-ten mit Aluminium, Gadolin oder Lanthan wird die Korrosionsbeständigkeit erhöht, ohne gleichzeitig eine zu große Potential-differenz zum relativ unedlen Magnesium zu erzeugen. Aus diesem Grund scheiden auch Legierungspartner wie Kupfer, Nickel oder Chrom aus. Die hergestellten Schich-ten eignen sich insbesondere für medizini-sche Produkte bei gleichzeitiger Möglich-keit zur Steuerung der Auflösung.

Polyelektrolyte als Haftvermittler auf Aluminium

Zur Verbindung von Aluminiumbauteilen eignen sich Klebungen insbesondere des-halb, weil keine nachteiligen Kontaktele-mente aufgebaut werden und so die Gefahr einer Kontaktkorrosion vermindert werden kann. Ralf Frenzel entwickelte hierzu ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium mittels Laser, das eine definierte Oberflächenrauheit als ein wichtiges Ele-ment einer Klebeverbindung schafft. Die sich anschließend bildende neue Alumini-umoxidschicht wurde mit Polyelektrolyten (z. B. Polyvinylamin, Polyallylamin, Chito-san) kombiniert und so eine sehr gute Ad-häsion des Klebstoffs mit einer hohen Haft-wirkung erzielt.

Laserunterstützung bei Reparatur von CFK-Bauteilen

Mit dem zunehmenden Einsatz von CFK-Bauteilen werden Verfahren zu deren Repa-ratur immer notwendiger. Eine mechanische Bearbeitung von CFK mit konventionellen Werkzeugen führt jedoch zu einem hohen Verschleiß an den Werkzeugen. Hagen Ditt-mar befasst sich deshalb mit dem Einsatz von Lasern, bei dem dieser Nachteil ent-fällt. Zudem verfügen Laser heute über einen hohen Grad an Automatikanlagen und somit einem vielfältigen Einsatzpoten-tial. Ein besonderes Augenmerk beim Ein-satz von Lasern wird dem Wärmemanage-ment geschenkt. Inzwischen liegen erste Erfahrungen bei Rotorblättern vor.

Materialverhalten und Oberflächenbehandlung

Markus Fuchs befasste sich mit dem Zu-sammenhang zwischen mechanischen Werkstoffeigenschaften und einer Ober-flächenbehandlung, beispielsweise durch metallische oder Hartstoffschichten. Dabei konnte er nachweisen, dass die Oberflä-

nung zwischen Trägerfolie und Schicht. Für das Hinterspritzen wurden PC und PC/ABS-Blend verwendet. Mit der Technik können diesen Kunststoffen unterschiedliche Ei-genschaften, wie Härte, Barrierewirkung, Easy-to-clean oder Anti-Fingerprint verlie-hen werden.

Antimikrobielle Oberflächen

Wie Prof. Jörg C. Tiller in seinem Vortrag einführend klarstellte, ist der menschliche Körper ohne Bakterien nicht lebensfähig, und trotzdem muss der Mensch sich gegen eine zu starke Vermehrung von Bakterien, vor allem von unverträglicher Art, schützen. Zum Problem werden Bakterien und Pilze vor allem dann, wenn sie sich an Oberflä-chen in Form von Biofilmen festsetzen und stark vermehren. Die daraus entstehenden Wucherungen sind problematisch.

Die einfachste Form der Abwehr ist, die Oberfläche so auszustatten, dass eine Anhaftung verhindert wird. Eine zweite Va-riante ist das sofortige Abtöten von Mikro-ben, sobald sie sich an der Oberfläche an-zusetzen versuchen, durch Freisetzung von Bioziden. Das einfachste und effizienteste System ist Silber. Hier reichen sehr geringe Mengen aus, um einen Bewuchs zu verhin-dern. Einziger Nachteil bei Bioziden ist die Tatsache, dass sie sich im Einsatz erschöp-fen und deshalb laufend nachgeliefert wer-den müssen.

Als Alternative wird an der Herstellung von bestimmten Oberflächen mit gleicher Wir-kung gearbeitet. Zur Entwicklung wurde zu-nächst die Freisetzungsrate von Silber zur Erzielung der gewünschten Wirkung unter-sucht, die bei etwa 0,1 Mikrogramm pro Tag liegt. Es wurde nachgewiesen, dass bei einer derartigen Freisetzungsrate die Ober-

chenbehandlung einen erkennbaren Ein-fluss auf die Eigenschaften des gesamten Bauteils hat, wobei er unter anderem die Nanoindentation einsetzte und deren zeit-abhängigen Parameter betrachtete. Damit trägt er zur rohstoffsparenden Produkt-herstellung bei.

Oberflächenbehandlung von Textilien

Einige Vorträge hatten die Modifizierung von textilen Materialien zur Erzeugung von unterschiedlichen Eigenschaften zum In-halt. So lassen sich Vliese, Gewebe und Ge-wirke mit Hilfe von CVD mit Siliziumdioxid beschichten und so flammhemmende Ei-genschaften erzielen (Andreas Ludwig). Me-tallische Schichten können nach einer Vor-behandlung mittels CVD (Christian Rauch) durch Einsatz von Atmosphärendruckplas-ma oder auch chemische Metallabschei-dung beschichtet werden, wobei als Sub- strat einzelne Filamente verwendet wer-den. Andreas Bräuer stellte eine Technolo-gie zur CVD- und nasschemischen Beschich-tung von Hochleistungsgarnen vor. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Garne frei von Silikonölen sind. Die Beschichtung selbst besteht aus einer dünnen Startschicht aus einem CVD-Verfahren und einer Sol-Gel-Schicht, die mittels Beflammung bei etwa 70 °C bis 80 °C ausgehärtet wird. Antimik-robielle Beschichtungen (Monika Weiser) bestehen ebenfalls aus einer Startschicht aus Siliziumdioxid und einer nachfolgenden Sol-Gel-Schicht mit eingebetteten Silberp-artikeln mit antimikrobieller Wirkung. Auch hier kommen CVD-Verfahren zum Einsatz, ebenso wie bei einer Beschichtungstech-nologie für Polyamidfasern mit einer reinen Silberumhüllung, die Birgit Armbruster vor-stellte. Solche Fasern zeichnen sich durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit aus, sind aber gleichzeitig gut waschbar und besitzen eine gute Korrosionsbeständigkeit.

Hinterspritzen von Kratzfestbeschichtungen

Für viele Anwendungen von Kunststoffen bringt eine Erhöhung der Oberflächenhärte einen deutlichen Vorteil. Christopher Döl-len hat mit der Hinterspritzung einer Kratz-festbeschichtung auf einer Trägerfolie eine neue Variante entwickelt, die Oberflächen-güte von Kunststoffteilen zu verbessern. Zu diesem Zweck wurde die Trägerfolie plas-mabehandelt und anschließend mit einem kratzfesten Film in der Dicke einiger Mik-rometer beschichtet. Die Plasmabehand-lung entscheidet über eine optimale Tren-

Dinnerspeech mit Thomas Frobel, FENWIS GmbH, Gauting

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12 2013 WOMag 43

VERBÄNDE

Verein Deutscher Ingenieure (VDI)

Neue Struktur der VDI-GVC

Am 15. Oktober erhielt die VDI-Gesellschaft für Verfahrenstechnik und Chemieingeni-eurwesen (VDI-GVC) ein neues Gesicht und eine neue Struktur. Zukünftig besteht die VDI-GVC aus drei Fachbereichen: In den Fachbereichen GVC 01 Verfahrenstechni-sche Prozesse und GVC 02 Verfahrenstech-nische Anlagen werden die überwiegend wissenschaftlich geprägten Themen von ProcessNet – der gemeinsamen Initiative mit Dechema – gebündelt. Der neugegrün-dete Fachbereich GVC 03 Betrieb verfah-renstechnischer Anlagen trägt der Hauptak-tivität der VDI-GVC, das heißt der Betreuung der Betriebsingenieure, Rechnung und gibt dieser Berufsgruppe eine fachliche Heimat.

Hier werden aktuelle, praxisorientierte The-men aus dem betrieblichen Umfeld behan-delt, die zur Gewährleistung einer sicheren und störungsfreien Produktion in der che-mischen Industrie erforderlich sind. Die Be-triebsingenieure haben in dem neuen Fach-bereich, den Regionalgruppen und auf den Jahrestreffen nun die Gelegenheit, Netz-werke zu knüpfen sowie den regionalen und überregionalen Informationsaustausch für die eigene Praxis zu nutzen.

Alle 15 000 Mitglieder der VDI-GVC werden entsprechend ihrer bisherigen Zuordnung den neuen Fachbereichen zugeteilt, so dass der gewohnte Informationsfluss sicherge-stellt ist. Zusätzlich haben alle GVC-Mitglie-der nun die Möglichkeit, sich über die Ak-tivitäten der Betriebsingenieure im neuen Fachbereich GVC 03 zu informieren oder sich zusätzlich anderen Fachbereichen des VDI zuzuordnen, wie zum Beispiel TLS 03 Biotechnologie, GME 02 Nanotechnologie oder GEU 02 Ressourcenmanagement.

Dr. Ljuba Woppowa, GVC-Geschäftsführerin und Initiatorin der GVC-Umstrukturierung ist gespannt, wie die VDI-Mitglieder diesen Mehrwert nutzen. Durch die zusätzlich ge-schaffene Zuordnungsmöglichkeit außer-halb der VDI-GVC können die bisherigen Leistungen zukünftig beispielsweise durch kostenlose Messekarten zur Biotechnica erweitert werden. Im nächsten Jahr werde eine Mitgliederbefragung durchgeführt, um die Zufriedenheit der Kunden sowie deren Bedürfnisse zu erfragen und um angemes-sen reagieren zu können.

Der VDI Verein Deutscher Ingenieure e. V. steht seit über 150 Jahren Ingenieurinnen und Ingenieuren zuverlässig zur Seite. Mehr als 12 000 ehrenamtliche Experten bearbei-ten jedes Jahr neueste Erkenntnisse zur Förderung des Technikstandorts. Mit über 150 000 Mitgliedern ist der VDI die größte Ingenieurvereinigung Deutschlands, die In-genieure bei ihrer Arbeit unterstützt, fördert und vertritt.

➲➲ www.vdi.de

Fachverband industrielle Teilereinigung e. V. (FiT)

FiT veröffentlicht Leitlinien zur Prozess- und Qualitätssicherung in der Bauteilreinigung

Aufgabe der industriellen Teilereinigung ist es, die aus nachfolgenden Fertigungspro-zessen resultierenden Anforderungen an die Bauteilsauberkeit zu erfüllen. Um dies sowohl stabil als auch kosteneffizient zu er-möglichen, hat der Fachverband industriel-le Teilereinigung e. V. (FiT) Leitlinien für ein neues Niveau zur qualitätssichernden Pro-zessführung in der industriellen Teilereini-gung erarbeitet. Die Leitlinien sind unter www.fit-online.org/Download abrufbar.

Voraussetzung für die in Fertigungspro-zessen (wie z. B. Beschichten, Verkleben, Schweißen und Montage) geforderte Qua-lität sind ausreichend saubere Bauteile. Diese Sauberkeit stabil zu gewährleisten, ist Aufgabe der industriellen Teilereinigung. Die Prozessführung erfolgt dabei bisher meist erfahrungsbasiert, wobei die Sauber-keitskontrolle am Ende üblicherweise im Mittelpunkt steht. Eingriffe in den Prozess finden dadurch erst statt, wenn Qualitäts-probleme auftreten, die aufwendige Nach-arbeiten, Imageverluste und hohe Kosten verursachen. Diese Vorgehensweise führt jedoch zu einem kostspieligen und ressour-cenintensiven Sicherheitsbetrieb mit früh-zeitigen Badwechseln und einer Überdosie-rung von Reinigungsmedien.

Der FiT hat sich diesem Problem angenom-men und Leitlinien für ein neues Niveau zur qualitätssichernden Prozessführung in der Bauteilreinigung erarbeitet. Schwerpunkt ist eine Qualitätslenkung, die auf dem Wir-kungszusammenhang zwischen Bauteil-sauberkeit und Prozessparametern basiert.

Vom Fachausschuss Reinigen des FiT wur-den dafür die aus der Sicht Chemie und Verfahren, Anlagentechnik, Messen, Prü-fen und Steuern sowie zur Wissensver-

mittlung und Qualifizierung wesentlichen prozess- und qualitätsrelevanten Aspekte identifiziert. Dabei geht es sowohl um die Auswahl und den Einsatz von Reinigungs-verfahren und -medium als auch um die op-timale Auslegung der Anlagentechnik unter dem Gesichtspunkt der Qualitätssicherung. Die kontinuierliche Überwachung und Erfas-sung qualitätsbeeinflussender Parameter im Reinigungsprozess sowie deren Steue-rung werden ebenso behandelt wie das Ziel einer wissensbasierten Prozessführung.

Die in den Leitlinien fixierten Grundsätze sind Grundlage für Denken und Handeln, um die Bauteilsauberkeit stabil, wirtschaftlich und ressourcensparend zu sichern. Zugleich sind sie Basis für die Zusammenarbeit zwi-schen Anbietern der Branche und Anlagen-betreibern. Die Leitlinien geben auch eine Orientierung für den Erfahrungsaustausch und das Erarbeiten neuer Lösungen.

Die Leitlinien für eine qualitätssichernde Prozessführung in der Bauteilreinigung sind ab Ende Oktober im Download-Bereich der Homepage des FiT (www.fit-online.org) kos-tenfrei abrufbar.

➲➲ www.fit-online.org

Fachverband industriel-ler Beschichter e. V. (FIB)

FIB-Mitglieder unterstützen Neustrukturierung des ZVO

Die in 2011 begonnene Neuausrichtung des Zentralverbandes Oberflächentechnik e. V. (ZVO) mit dem Wandel vom Verband für Ver-bände hin zum Verband für direkte Firmen-mitglieder erfährt von den Mitgliedern des FIB, Fachverband industrieller Beschich-ter e. V., breite Zustimmung. Die diesjähri-ge Mitgliederversammlung des FIB stimm-te daher mit großer Mehrheit der Auflösung des FIB zum 31. Dezember 2013 zu, mit der festen Absicht, auch im ZVO die Interessen industrieller Beschichter aktiv zu beglei- ten.

So wird sich in Zukunft auch im ZVO der bis-herige FIB-AK Prozessfähigkeit um die Pro-zessfähigkeits-Richtlinie kümmern mit dem Ziel, die Inhalte dieser in weiten Teilen der Automobil-Lieferkette etablierten und an-erkannten Richtlinie weiterzuentwickeln. Darüber hinaus werden die industriellen Beschichter ihre Mitarbeit im ZVO-Ressort Automobil in Zukunft forcieren.

➲➲ www.zvo.org

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VERBÄNDE

GSB International

Mitgliederversammlung der GSB International in Wien

Über 120 Teilnehmer aus ganz Europa folg-ten der Einladung zur 19. ordentlichen Mit-gliederversammlung der GSB International, die vom 2. bis 3. Mai 2013 in Wien stattfand.

Den Auftakt bildeten interessante Besichti-gungen der Städte Wien und Bratislava. Das Rahmenprogramm wurde durch Vorträge zu aktuellen Themen, wie Entwicklung der Bau- und Aluminiummärkte, Finanzkrise in Europa, Nanotechnologie und Nachhaltiges Bauen, welche die zukünftige Geschäftsent-wicklung der einzelnen Mitgliedsunterneh-men stark bestimmen werden, abgerundet.

Der Vorstandsvorsitzende Hans-Jürgen Al-fort berichtete in der internen Mitglieder-versammlung über die beiden vergange-nen, ereignisreichen Jahre. Der Sitz der Qualitätsgemeinschaft wurde von Schwä-bisch Gmünd nach Düsseldorf verlegt; die Geschäftsabläufe wurden neu definiert, Qualitätsregeln neu strukturiert und reor-ganisiert. Zahlreiche Veranstaltungen und Messeteilnahmen in verschiedenen Län-dern in Europa wurden durchgeführt, um den hohen Qualitätsstandard weiter zu ver-breiten. Die GSB wird in den nächsten Jah-ren länderspezifische Ressourcen aufbau-en, um ihre Position in Europa zu stärken

Die GSB International wird auch weiterhin künftige Entwicklungen frühzeitig erken-nen und umsetzen.Das Aus für die Chroma-tierung im September 2017 bedeutet für die Beschichtungsunternehmen in den nächs-ten Jahren eine große Herausforderung. Durch die vor 15 Jahren begonnene Entwick-lung von Qualitätsstandards und Zulassung von Verfahren für die chromfreie Oberflä-chenvorbehandlung, stehen den Mitglie-dern bewährte, qualitativ gleichwertige und wettbewerbsfähige Systeme zur Verfügung. Die GSB unterstützt die Mitgliedsunterneh-men bei der Umstellung durch spezifische Schulungskurse und Dokumentationen.

Die GSB International ist seit ihrer Grün-dung 1976 Partner für Bauherren, Archi-tekten, Materialhersteller, Beschichter und Metallbauer. Sie ist die weltweit erste Qua-litätsorganisation für die Beschichtung von Bauteilen aus Aluminium und Stahl. Ziel der Qualitätsgemeinschaft ist es, die Qualität der Beschichtung von Aluminium und Stahl für den Architekturbereich zu sichern und entsprechend dem technischen Fortschritt weiter zu entwickeln.

Willem Beljaars ist neuer Vorstands- vorsitzender der GSB international

Der Vorstandsvorsitzende Hans-Jürgen Al-fort ist nach über 36-jähriger erfolgreicher und ehrenamtlicher Tätigkeit für die GSB In-ternational von seinem Amt zurückgetreten; er wurde vom GSB-Vorstand zum Ehrenvor-sitzenden ernannt. Als neuen Vorsitzenden wählte der Vorstand der GSB International, Willem Beljaars.

Willem Beljaars ist geschäftsführender Ge-sellschafter der Weert Groep NL und führt das Unternehmen mit Beschichtungs- und Verzinkungsbetrieben in den Niederlanden und Belgien in dritter Generation. Er ist seit Mitte der 1990er Jahre Mitglied der GSB In-ternational und Vorsitzender der techni-schen Kommission Stahl. Seit 2009 gehört er dem Vorstand der GSB an.

➲➲ www.gsb-international.de

Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V.(VDMA)

Allgemeine Lufttechnik rechnet 2014 mit Umsatzplus

Der VDMA-Fachverband Allgemeine Luft-technik rechnet für die Branche für 2014 mit einem Umsatzwachstum von knapp fünf Prozent. Zur Vorstandssitzung des Fachverbands Allgemeine Lufttechnik äu-ßerten sich die Unternehmen optimistisch zur Branchenentwicklung im kommenden Jahr. Die Auftragseingänge haben nach Aus-sage von Dr. Thomas Schräder, Geschäfts-führer des VDMA-Fachverbands Allgemeine Lufttechnik in den letzten Monaten insbe-sondere aus dem Ausland kräftig zugelegt.

Im laufenden Jahr 2013 kann die viertgrößte Teilbranche des deutschen Maschinen- und Anlagenbau ein Plus von etwa vier Prozent erreichen. Damit entwickelt sich das Pro-duktionsvolumen deutlich besser als noch im Frühjahr erwartet. Der lange kalte Win-ter hat Teilen der Branche jedoch zu Jahres-beginn viel Zeit gekostet. Das Jahr lief besser als erwartet; der schwache Start zu Beginn konnte im zweiten Halbjahr mehr als wett-gemacht werden, schildert Dr. Urs Herding, Geschäftsführer der Herding GmbH Filter-technik, die aktuelle Situation. Die Produk-tion der Allgemeinen Lufttechnik erreicht 2013 voraussichtlich ein Volumen von knapp 13 Milliarden Euro. Alle Sparten der Allge-meinen Lufttechnik – Klima- und Lüftungs-

Dr. Thomas Schräder (li.), Dr. Hugo Blaum (re.)

technik, Luftreinhaltung, Kälte- und Wärme-pumpentechnik, Oberflächentechnik sowie Trocknungstechnik – rechnen dabei für 2013 mit einem Produktionsplus. Die Ausfuhren der Allgemeinen Lufttechnik lagen zwar im Zeitraum Januar bis August 2013 um gut ein Prozent unter dem Vorjahresniveau, je-doch sollte die Lücke bis zum Jahresende noch geschlossen werden können. Somit peilt die Branche 2013 ein Exportvolumen von etwa 8,5 Milliarden Euro an.

Hohe Zuwachsraten verbuchen die Unter-nehmen im laufenden Jahr 2013 bei den Ex-porten nach Ostasien. Für 2014 schätzen die Unternehmen der Branche die Exportaus-sichten überwiegend positiv ein, auch der europäische Markt sollte wieder an Fahrt gewinnen, berichtet Guntram Preuß, Kon-junkturexperte des VDMA-Fachverbands Allgemeine Lufttechnik. Zudem haben die Auslandsstandorte der deutschen Unter-nehmen an Bedeutung gewonnen. Die wich-tigsten Exportmärkte sind China, die USA, Russland und Frankreich.

Nachhaltigkeitsthemen, wie Arbeitsschutz, Maschinensicherheit und Umweltschutz, spielen in den Anwendungsfeldern der Lufttechnik eine besonders große Rolle. Damit erklärt sich, dass der VDMA-Fach-verband Allgemeine Lufttechnik zu den aktivsten Maschinenbaubranchen bei der Nachhaltigkeitsinitiative Blue Competence des VDMA gehört. Der Fachverband Allge-meine Lufttechnik wird nach Ankündigung von Dr. Schräder mit anderen Fachverbän-den des VDMA auf der Umwelttechnik-Mes-se IFAT vom 5. bis 9. Mai 2014 unter den Mitgliedern einen Preis ausloben für die beste Blue Competence Success Story, einer beispielhaften Beschreibung heraus-ragender Lösungskompetenz in Form von nachhaltigen Produkten, Projekten oder Unternehmensführung.

Die Entwicklung bei der Produktzertifizie-rung sieht der Fachverband jedoch kritisch. Angestoßen durch die Klimaschutzpolitik droht insbesondere für die gebäudebezo-

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RUBRIKEN

genen Anwendungen unserer Produkte, der Druck auf gesetzlich vorgeschriebene Dritt-zertifizierungen in Verbindung mit Ökolabel-ling zu wachsen, so Schräder. Mit einer In-flation teurer Produktzertifizierungen wird nach Meinung von Dr. Hugo Blaum, Vor-sitzender des Vorstands des VDMA-Fach-verbands Allgemeine Lufttechnik und Seg-mentpresident Refrigeration der Gea AG im Investitions gütersektor kein Zusatznutzen geschaffen. Dabei wird die Entwicklung von Ökodesign-Verordnungen mit anspruchs-vollen Mindesteffizienz anforderungen an die Produkte durchaus unterstützt, die Kon-formität sollte die Industrie aber wie beim Beispiel Maschinen sicherheit seit vielen Jahren bewährt, in Form einer Hersteller-Selbsterklärung bestätigen können.

➲➲ www.vdma

RUBRIKENAuszeichnung Ausbildungs-Ass 2013 für ZINQ

Ein eigener Ausbildungsgang, eine kom-plette Berufsschulklasse und Bewerbun-gen ohne Ende. Das sind nur einige der Eckpunkte von Mach dein ZINQ, der Aus-bildungsinitiative von Voigt & Schweit-zer. Am 25. November bekam die Unter-nehmensgruppe mit Sitz in Gelsenkirchen für ihr Projekt eine Auszeichnung – das Ausbildungs-Ass 2013. Der Preis wird ein-mal im Jahr von den Wirtschaftsjunioren Deutschland und den Junioren des Hand-werks unter Schirmherrschaft des Bun-desministeriums für Wirtschaft und Tech-nologie an Unternehmen und Initiativen vergeben, die sich durch Engagement in der Berufsausbildung auszeichnen.

Kreativität, Qualität und Quantität der Aus-bildungsaktivitäten und -methoden sind die Kriterien für die Bewertung. Bei uns hat die

in Dresden stattfindende Workshop gliedert sich in die drei Themenschwerpunkte:

−Erfahrungsberichte der Teilehersteller und Anlagenbetreiber

−Konzepte und Erfahrungen der Hersteller von Anlagen, Chemie und Messtechnik

−Neue Ansätze zur qualitätssichernden Prozessführung.

Die Veranstaltung richtet sich an Prakti-ker der nasschemischen Reinigung aus den Bereichen Verfahrenstechnik, QS und Teilefertigung, Entwickler und Hersteller von Reinigungsanlagen sowie Entwickler und Konstrukteure von Messtechnik. Der Workshop wird von der Europäischen For-schungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. (EFDS) mit der Plattform Nasschemische Reinigung für die Oberflächentechnik – NassRein in Kooperation mit dem Fraunho-fer-Institut für Elektronenstrahl- und Plas-matechnik FEP sowie dem Fachverband industrielle Teilereinigung (FiT) veranstaltet.

➲➲ www.efds.org

Zink Körner liefert Verzinkungsofen an Wiegel

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Anlieferung des Feuerverzinkungsofens bei Wie-gel in Neuwied

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Ausbildung junger Menschen traditionell einen hohen Stellenwert. Voigt & Schweit-zer fördert und fordert junge Talente. Mit unserem Projekt Mach dein ZINQ ist es ge-lungen, ohne Hochglanzwerbung aber mit Authentizität und Originalität die Bewerber-raten und die Eingangsqualifikation der In-teressenten zu steigern, kommentierte Lars Baumgürtel, geschäftsführender Gesell-schafter bei Voigt & Schweitzer, bei der Ent-gegennahme der Auszeichnung im Bundes-ministerium für Wirtschaft und Technologie.

➲➲ www.zinq.com

Nasschemische Reinigung – Optimal beherrschen!

Bei der Fertigung einer Vielzahl von Bau-teilen kommt die nasschemische Reini-gung als Prozessschritt vor einer Oberflä-chenbehandlung oder der Bauteilmontage zum Einsatz. Die stabile Sicherung der Bauteilsauberkeit spielt dabei eine immer wichtigere Rolle für die Qualität des Fer-tigteils. Die Reinigungstechnik muss den ständig wachsenden Herausforderungen in den verschiedenen Branchen der Bau-teilfertigung im Hinblick auf die Qualität der Teileoberflächen als auch den zuneh-menden Kostendruck gerecht werden.

Grundlage dafür ist das optimale Auslegen der Anlagentechnik nach Festlegung des zweckmäßigen Reinigungsverfahrens, ab-gestimmt auf die Art und Verschmutzung der zu reinigenden Teile. Das Überwachen und Steuern des Reinigungsprozesses durch eine qualitätssichernde Prozessführung sichert eine stabile Bauteilsauberkeit bei wirtschaftlichem Einsatz der Ressourcen.Der am 23. Januar 2014 im Fraunhofer-FEP

Zink Körner hat den Auftrag über den Ofen für die Stückverzinkung im neuen Werk Neuwied der Wiegel Neuwied Feu-erverzinken GmbH & Co KG erfolgreich abgeschlossen. Mit stufenlos regelbaren Flachflammenbrennern, einem Wandauf-bau mit niedrigem Wärmedurchgang und einem neuen feuerfesten Reflexionscoa-ting erhöht Zink Körner die Energieaus-beute beim Stückverzinken deutlich. Der neue Ofen ist montiert und seit dem 5. Mai 2013 flüssig. Die gesamte Verzinkungs- linie hat Wiegel Anfang Juni im neuen Werk in Betrieb genommen.

➲➲ www.koerner-hagen.com

WOMag46

RUBRIKEN

12 2013

Begriffe – Dokumantation

DIN EN ISO 12707:2014-01 / Titel (deutsch): Zer-störungsfreie Prüfung - Terminologie - Begriffe der Magnetpulverprüfung; Deutsche Fassung prEN ISO 12707:2013 / Titel (englisch): Non-de-structive testing - Terminology - Terms used in magnetic particle testing; German version prEN ISO 12707:2013 Dokumentart: Norm-Entwurf, Ausgabedatum: 2014-01, Erscheinungsdatum: -, Sprachen: Deutsch Einführungsbeitrag: Dieses Dokument legt Begrif-fe für die Magnetpulverprüfung fest. Dieses Doku-ment (prEN ISO 12707:2013) wurde vom Techni-schen Komitee CEN/TC 138 „Zerstörungsfreie Prüfung“, dessen Sekretariat vom AFNOR (Frank-reich) gehalten wird, in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee ISO/TC 135 „Non-destructive testing“ erarbeitet. Das zuständige deutsche Gre-mium ist der Arbeitsausschuss NA 062-08-24 AA „Elektrische und magnetische Prüfverfahren“ im Normenausschuss Materialprüfung (NMP) im DIN. / Änderungsvermerk: Gegenüber DIN EN 1330-7:2005-05 wurden folgende Änderungen vorge-nommen: a) Anpassung der Begriffe bei CEN und ISO; b) Ergänzung von 24 neuen Begriffen.

ISO/FDIS 128-24:2013-09 / Titel (deutsch): Tech-nische Zeichnungen - Allgemeine Grundlagen der Darstellung - Teil 24: Linien in Zeichnungen der mechanischen Technik / Titel (englisch): Techni-cal drawings - General principles of presentation - Part 24: Lines on mechanical engineering dra-wings Dokumentart: Norm-Entwurf, Ausgabedatum: 2013-09, Sprachen: Englisch

ISO 3951-1:2013-09-30 / Titel (englisch): Samp-ling procedures for inspection by variables. Spe-cification for single sampling plans indexed by acceptance quality limit (AQL) for lot-by-lot ins-pection for a single quality characteristic and a single AQL Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: 2013-09-30, Sprachen: Englisch

ISO 3951-2:2013-09-30 / Titel (englisch): Samp-ling procedures for inspection by variables. Gene-ral specification for single sampling plans index-ed by acceptance quality limit (AQL) for lot-by-lot inspection of independent quality characteris-tics Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: 2013-09-30, Sprachen: Englisch

Messen – Prüfen

DIN EN 10355:2013-11 / Title (german): Chemi-sche Analyse von Eisenwerkstoffen - Analyse von unlegierten und niedrig legierten Stählen mittels optischer Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma - Bestimmung von Si, Mn, P, Cu, Ni, Cr, Mo und Sn nach Lösen in Salpeter- und Schwefelsäure [Routineverfahren]; Deutsche Fas-sung EN 10355:2013 / Title (english): Chemical analysis of ferrous materials - Inductively coup-led plasma optical emission spectrometric analy-sis of unalloyed and low alloyed steels - Determi-

nation of Si, Mn, P, Cu, Ni, Cr, Mo and Sn, following dissolution with nitric and sulphuric acids [Routi-ne method]; German version EN 10355:2013 Document type: Standard, Publication date: 2013-11, Language: German

DIN EN ISO 377:2013-11 / Titel (deutsch): Stahl und Stahlerzeugnisse - Lage und Vorbereitung von Probenabschnitten und Proben für mechani-sche Prüfungen (ISO 377:2013); Deutsche Fas-sung EN ISO 377:2013 / Titel (englisch): Steel and steel products - Location and preparation of sam-ples and test pieces for mechanical testing (ISO 377:2013); German version EN ISO 377:2013 Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: 2013-11, Er-satz für: DIN EN ISO 377:1997-10, Sprachen: Deutsch Einführungsbeitrag: Die Norm enthält Anforderun-gen zur Kennzeichnung und zur Lage sowie zur Vorbereitung von Probenabschnitten und Proben für mechanische Prüfungen an einem vorgegebe-nen Erzeugnis. Die Revision der DIN EN ISO 377 von 1997 wurde erforderlich, um insbesondere die Lage der Zugproben zu präzisieren. / Änderungs-vermerk: Gegenüber DIN EN ISO 377:1997-10 wur-den folgende Änderungen vorgenommen: a) Ab-schnitt A.2.1 überarbeitet; b) Formulierungen für die Lage der Zugproben in den Abschnitten A.3.1 und A.6.1 präzisiert; c) Bild A.1 d) überarbeitet; d) Anmerkungen für die Bilder A.10 b) und A.10 c) er-gänzt; e) Anhang mit normativen Verweisungen in-ternationaler Publikationen mit ihren entspre-chenden europäischen Publikationen gestrichen; f ) Norm redaktionell überarbeitet.

ISO 18265:2013-10 / Titel (deutsch): Metallische Werkstoffe - Umwertung von Härtewerten / Titel (englisch): Metallic materials - Conversion of hardness values Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: 2013-10, Sprachen: Englisch

ISO 22889:2013-10 / Titel (deutsch): Metallische Werkstoffe - Prüfverfahren zur Bestimmung des Widerstandes gegen stabile Rissausbreitung an Proben mit geringer Dehnungsbehinderung / Ti-tel (englisch): Metallic materials - Method of test for the determination of resistance to stable crack extension using specimens of low constraint Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: 2013-10, Sprachen: Englisch

Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen

DIN EN ISO 8502-2:2013-10 / Title (german): Vor-bereitung von Stahloberflächen vor dem Auftra-gen von Beschichtungsstoffen - Prüfungen zum Beurteilen der Oberflächenreinheit - Teil 2: La-borbestimmung von Chlorid auf gereinigten Oberflächen (ISO/DIS 8502-2:2013); Deutsche Fassung prEN ISO 8502-2:2013 / Title (english): Preparation of steel substrates before applica-tion of paints and related products - Tests for the assessment of surface cleanliness - Part 2: Labo-ratory determination of chloride on cleaned sur-faces (ISO/DIS 8502-2:2013); German version prEN ISO 8502-2:2013 Document type: Draft standard, Publication date: 2013-10, Date of Issue: 2013-10-18, Language: Ger-man

DIN EN ISO 27830:2013-11 / Titel (deutsch): Me-tallische und andere anorganische Überzüge - Leitfaden zur Spezifikation von metallischen und anorganischen Überzügen (ISO 27830:2008); Deutsche Fassung EN ISO 27830:2013 / Titel (englisch): Metallic and other inorganic coatings - Guidelines for specifying metallic and inorganic coatings (ISO 27830:2008); German version EN ISO 27830:2013 Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: 2013-11, Er-satz für: DIN EN 1403:1998-10, Sprachen: Deutsch Einführungsbeitrag: Diese Internationale Norm legt die technischen Anforderungen an metalli-sche und anorganische Überzüge fest, um einheit-liche technische Normen zu entwickeln, die Verein-barung von technischen Anforderungen zu unterstützen und einen genormten Aufbau sicher-zustellen. Diese Internationale Norm bietet eine Richtlinie für diejenigen, die an der Ausarbeitung technischer Normen beteiligt sind und unterstützt die Anwender, Auftraggeber und Hersteller von Überzügen bei der Auslegung der Internationalen Normen, die metallische und anorganische Über-züge festlegen. Diese Internationale Norm legt die technischen Anforderungen an metallische und anorganische Überzüge fest, um einheitliche tech-nische Normen zu entwickeln und um einen ge-normten Aufbau für die Bezeichnung der Überzüge zu erstellen. Sie gilt für Internationale Normen für Überzüge, die durch elektrolytische (galvanische) und autokatalytische Metallabscheidung und Auf-dampfverfahren hergestellt werden. In dieser In-ternationalen Norm sind keine ausführlichen An-forderungen an einzelne Überzüge angegeben, diese können jedoch den Internationalen Normen entnommen werden, die in den Literaturhinweisen aufgelistet sind. Diese Internationale Norm gilt nicht für Überzüge, die durch thermisches Spritzen und Emaillieren hergestellt werden. Für diese Norm ist der Arbeitsausschuss NA 062-01-76 AA „Galvanische Überzüge“ im Normenausschuss Materialprüfung zuständig. / Änderungsvermerk:

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Berlinwww.beuth.de

Neue Normen

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RUBRIKEN

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Patente PS – Patent Deutschland EP – Europapatent WP – Weltpatent

Mechanische Metallbearbeitung

Pressvorrichtung zum Umformen von Blechplatinen in Knotenbleche

PS 10 2007 007 516.4 – B21D 37/02. AT 15.02.2007; OT 21.08.2008; PT 21.11.2013. Anm.: Airbus Operations GmbH, 21129 Hamburg, DE. Erf.: Krumpen, Helmut, 26197 Großenkneten, DE, Speh-ling, Frank, 27308 Kirchlinteln, DE. Die Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung zur Um-formung einer Blechplatine in ein Knotenblech, das bei der Produktion von Flugzeugrumpftonnen zur Verbindung der Rumpfzellenhaut mit den Stringern und den Ringspanten in großer Stückzahl eingesetzt wird. Erfindungsgemäß erlaubt mindestens ein in die Pressvorrichtung eingesetztes gekrümmtes Ober- und Unterwerkzeug die Formung eines gekrümmten Beplankungsschenkels des Knotenblechs in einem Zug, während in einem zweiten Umformschritt mit-tels mindestens eines geradlinigen Ober- und Unter-werkzeugs die Anformung des geradlinigen (ebenen) Stringerschenkels erfolgt. Die Blechplatine ist bevor-zugt mit einem hochformbaren Aluminiumlegie-rungsmaterial, wie zum Beispiel den Aluminiumlegie-rungen T351/HFT4, gebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Umformung einer ebenen Blechplatine mittels der Pressvorrichtung wobei in einem ersten Umformschritt der gekrümmte Beplan-kungsschenkel gebildet wird und in einem zweiten Umformschritt der geradlinige Stringerschenkel des Knotenblechs geformt wird. Eine Wärmebehandlung vor dem ersten oder dem zweiten Umformschritt der Blechplatine ist nicht erforderlich.

Verfahren zum mäanderförmigen plastischen Verformen von Biegegut mit Überbiegen

PS 10 2010 018 396.2 – B21D 7/02. AT 26.04.2010; OT 27.10.2011; PT 31.10.2013. Anm.: FELSS Burger GmbH, 87484 Nesselwang, DE. Erf.: Freidl, Thomas, 87435 Kempten, DE.

Verfahren zum Biegen eines Werkstücks

WP 50 2009 008 330.0 – B21D 7/024. AT 02.01.2009; OT 09.07.2009; PT 13.11.2013. Anm.: EDAG GmbH & Co. KGaA, 36039 Fulda, DE. Erf.: Schwarz, Wilhelm, 36100 Petersberg, DE, Engel, Bernd, 57299 Burbach, DE.

Pressverfahren und Pressvorrichtung

WP 60 2006 039 306.7 – B21D 41/04. AT 31.03.2006; OT 05.10.2006; PT 20.11.2013. Anm.: Kayaba Industry Co., Ltd., Tokyo, JP. Erf.: Mishima, Keisuke, Kayaba Industry CO., LTD., Minato-ku, To-kyo 1056190, JP, Kuroda, Hirofumi, Kayaba Industry CO., LTD., Minato-ku, Tokyo 1056190, JP.

Vorrichtung zur Formung einer flachen und gekrümmten Oberfläche für eine einstellbare Form mit quadratischem Druckknopf

WP 60 2010 011 928.9 – B21D 22/06. AT 12.03.2010; OT 16.09.2010; PT 20.11.2013. Anm.: Taian Surele

Hydraulic Equipments Manufactory, Shandong, CN. Erf.: MA, Junwei, Tai’an Shandong 271000, CN, Xi-ang, Zuquan, Wuhan Hubei 430070, CN, Jiao, He-tong, Tai’an Shandong 271000, CN, Yuan, Ping, Wuhan Hubei 430070, CN, Li, Peiyong, Wuhan Hubei 430070, CN, Hu, Yong, Wuhan Hubei 430070, CN, Wang, Chengfang, Wuhan Hubei 430070, CN, Mao, Yunsheng, Wuhan Hubei 271000, CN, Fan, Zhengy-ong, Tai’an Shandong 271000, CN, LI, Jixian, Wuhan Hubei 430070, CN, Zhang, Canyong, Tai’an Shan-dong 271000, CN.

Vorrichtung zur inkrementellen Umformung

EP 60 2012 000 506.8 – B21D 31/00. AT 30.07.2012; OT 20.02.2013; PT 13.11.2013. Anm.: Airbus Opéra-tions SAS, Toulouse, FR. Erf.: Guegan, Nicolas, 31270 Frouzins, FR, Duprieu, Bernard, 31200 Tou-louse, FR.

Mikrostrukturtechnik

MEMS-Resonatorbauelemente

PS 10 2010 000 818.4 – B81B 3/00. AT 12.01.2010; OT 02.09.2010; PT 05.12.2013. Anm.: Infineon Tech-nologies AG, 85579 Neubiberg, DE. Erf.: Nawaz, Moshin, 82008 Unterhaching, DE, Schön, Florian, 81671 München, DE, Winkler, Bernhard, 93049 Re-gensburg, DE. Die Erfindung bezieht sich auf MEMS-Bauelemente. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst ein mikro-elektromechanisches-System-(MEMS-)Bauelement ein Resonatorelement mit einem Umfang, eine An-kerregion und eine Mehrzahl von Balkenelementen, die die Ankerregion und das Resonatorelement kop-peln. Weitere Ausführungsbeispiele umfassen zu-sätzliche Bauelemente, Systeme und Verfahren.

Mikroventil mit elastisch verformbarer Ventil- lippe, Herstellungsverfahren und Mikropumpe

PS 10 2010 032 799.9 – B81B 3/00. AT 30.07.2010; OT 13.10.2011; PT 21.11.2013. Anm.: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, 79098 Frei-burg, DE. Erf.: Lemke, Thomas, 79106 Freiburg, DE, Klöker, Jens, 79853 Lenzkirch, DE, Goldschmidtbö-ing, Frank, Dr., 79183 Waldkirch, DE, Woias, Peter, Prof. Dr., 79102 Freiburg, DE.

Vorrichtung für den Transport kleiner Volumina eines Fluids, insbesondere Mikropumpe oder Mikroventil

PS 10 2011 015 184.2 – B81B 3/00. AT 26.03.2011; OT 08.12.2011; PT 21.11.2013. Anm.: thinXXS Microtechnology AG, 66482 Zweibrücken, DE. Erf.: Erfinder Nichtnennung.

Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Aufbaus mit einer mikrostrukturierten Oberfläche

PS 10 2011 050 722.1 – B81C 1/00. AT 30.05.2011; OT 06.12.2012; PT 28.11.2013. Anm.: Karlsruher Ins-titut für Technologie, 76344 Eggenstein-Leopoldsha-fen, DE; microworks GmbH, 76137 Karlsruhe, DE. Erf.: Schulz Dr., Joachim, 76137 Karlsruhe, DE, Wal-ter, Marco, 76131 Karlsruhe, DE, Blank, Thomas, 76187 Karlsruhe, DE.

Mikrofluidischer Chip mit mikrofluidischem Kanalsystem

PS 10 2011 112 638.8 – B81B 3/00. AT 05.09.2011; OT 14.03.2013; PT 14.11.2013. Anm.: Karlsruher Ins-titut für Technologie, 76131 Karlsruhe, DE. Erf.: Raja-bi, Taleieh, 76227 Karlsruhe, DE, Guber, Andreas, PD Dr., 76227 Karlsruhe, DE, Huck, Volker, Dr., 33604 Bielefeld, DE, Schneider, Stefan W., Prof. Dr., 68159 Mannheim, DE, Ahrens, Ralf, Dr., 76149 Karlsruhe, DE.

Metall, Kunststoffe, Keramiken

Verfahren zum Randschichtverfestigen mittels Ölstrahlen und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

WP 50 2005 014 052.4 – C21D 7/06. AT 03.12.2005; OT 29.06.2006; PT 23.10.2013. Anm.: AB SKF, Göte-borg, SE. Erf.: Nierlich, Wolfgang, 97424 Schwein-furt, DE, Gegner, Jürgen, 90765 Fürth, DE

Kompetente

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Patent- recherchen:

WOMag 12 201348

RUBRIKEN

Thermische Behandlung zur Zwischenstufen- vergütung beim heiss-isostatischen Pressen

WP 60 2009 020 255.3 – C21D 1/20. AT 28.05.2009; OT 03.12.2009; PT 20.11.2013. Anm.: Indexator Group AB, Vindeln, SE. Erf.: Larker, Ri-chard, S-922 32 Vindeln, SE.

Verwendung einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung

WP 50 2004 014 438.1 – C22C 38/18. AT 08.03.2004; OT 23.09.2004; PT 20.11.2013. Anm.: Outokumpu VDM GmbH, 58791 Werdohl, DE. Erf.: Hojda, Ralf, 58762 Altena, DE, Kolb-Telieps, Angelika, 58511 Lüdenscheid, DE, Hattendorf, Heike, 58791 Werdohl, DE.

Legierung auf Aluminiumbasis und Verfahren zu ihrer Wärmebehandlung

WP 598 14 541.9 – C22F 1/04. AT 21.09.1998; OT 01.04.1999; PT 06.11.2013. Anm.: EADS Deutsch-land GmbH, 85521 Ottobrunn, DE; VIAM - All Russi-an Institut of Aviation Materials, Moskau/Moskva, RU. Erf.: Kablov, Evgenij Nikolajevich, Moskau, 101000, RU, Davydov, Valentin Georgijevich, Mos-kau, 121103, RU, Winkler, Peter-Jürgen, D-85521 Ot-tobrunn, DE, Loechelt, Erwin, D-28355 Bremen, DE, Pfannenmüller, Thomas, D-85521 Ottobrunn, DE, Tol-chennikova, Elena Glebovna, Moskauer Gebiet, 140160, RU, Fridlyander, Iosif Naumovich, Moskau, 125080, RU, Mozharovskij, Sergej Mikhajlovich, Ge-biet Sverdlov, 623422, RU, Chertovikov, Vladimir Mikhajlovich, Moskau, 121309, RU, Kolobnev, Niko-lay Ivanovich, Moskau, 109377, RU, Galkin, Dmitrij Sergejevich, Moskauer Gebiet, 140160, RU, Khokhla-tova, Larisa Bagratovna, Moskau, 117607, RU

Legierungen auf Palladium-Kobalt-Basis und dentale Artikel damit

EP 60 2007 033 622.8 – C22C 19/07. AT 13.09.2007; OT 19.03.2008; PT 06.11.2013. Anm.: Ivoclar Vivadent AG, Schaan, LI. Erf.: Dasgupta, Tri-dib, E. Amherst, NY 14051, US, Ingersoll, Clyde, Tonawanda, NY 14150, US, Tysowsky, George, E. Am-herst, NY 14051, US.

Hochfestes feuerverzinktes Stahlblech und Verfahren zu seiner Herstellung

WP 60 2010 011 904.1 – C22C 38/00. AT 02.02.2010; OT 05.08.2010; PT 20.11.2013. Anm.: Nicht genannt. Erf.: Okuda, Kaneharu, Tokyo 100-0011, JP, Ono, Yoshihiko, Tokyo 100-0011, JP, Takaha-shi, Kenji, Tokyo 100-0011, JP, Taira, Shoichiro, Tokyo 100-0011, JP.

Beschichten

Vorrichtung zum Abscheiden insbesondere kristalliner Schichten auf einem oder mehreren, insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten

PS 100 43 600.5 – C23C 16/44. AT 01.09.2000; OT 14.03.2002; PT 05.12.2013. Anm.: AIXTRON SE, 52134 Herzogenrath, DE. Erf.: Jürgensen, Holger, Dr., 52072 Aachen, DE, Käppeler, Johannes, 52146 Wür-selen, DE, Strauch, Gerd, 52072 Aachen, DE. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abschei-den insbesondere kristalliner Schichten auf einem oder mehreren, insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten in einer Prozesskammer mittels in die Prozesskammer eingeleiteter und sich dort pyroly-tisch umsetzender Reaktionsgase, mit einer beheiz-baren Trägerplatte, in welcher oberflächenbündig zur Umgebung mindestens ein Substrathalter lose, ins-besondere drehbar einliegt. Um den isothermen Ver-lauf auf der Trägerplatte möglichst flach zu halten, ist eine auf der Trägerplatte liegende, an den mindes-tens einen Substrathalter konturfolgend angrenzen-de Kompensationsplatte.

Verfahren und Vorrichtung zur partiellen Beschichtung von Bauteilen

PS 10 2007 004 744.6 – C23C 16/448. AT 31.01.2007; OT 15.01.2009; PT 21.11.2013. Anm.: MTU Aero Engines AG, 80995 München, DE. Erf.: Strasser, Michael, 85253 Erdweg, DE, Walter, Hein-rich, 86316 Friedberg, DE.

Verfahren zur Schichtabscheidung

PS 10 2007 053 194.1 – C23C 14/26. AT 06.11.2007; OT 07.05.2009; PT 24.12.2013. Anm.: Leybold Optics GmbH, 63755 Alzenau, DE. Erf.: Braun, Uwe, 63755 Alzenau, DE, Hagemann, Heiko, 63637 Jossgrund, DE. Bei einem Beschichtungsverfahren, bei dem eine Schicht auf einem Substrat abgeschieden wird, wo-bei Aufdampfmaterial aus einer Verdampfereinrich-tung auf das Substrat gelangt, wobei zum Erhitzen des Aufdampfmaterials ein oder mehrere Verdamp-fer von elektrischem Strom durchflossen werden und Aufdampfmaterial während des Stromflusses in die Verdampfereinrichtung eingebracht wird, sind fol-gende Schritte vorgesehen: - Erfassen einer durch das zugeführte Aufdampfmaterial hervorgerufenen Welligkeit wenigstens eines elektrischen Parameters an dem einem oder den mehreren Verdampfern und/oder wenigstens eines schichtbezogenen Para-meters an einer aus dem Aufdampfmaterial abge-schiedenen Schicht; - Bewerten der Welligkeit des

wenigstens einen Parameters; - Einstellen einer elek-trischen Stellgröße der Verdampfereinrichtung in Ab-hängigkeit von der erfassten Welligkeit.

Metall- und Cyanid-Ionen-freie Ätzlösung zur nasschemischen Strukturierung von Metall-schichten in der Halbleiterindustrie und deren Verwendung in einem Ätzverfahren

PS 10 2006 004 826.1 – C23F 1/14. AT 31.01.2006; OT 09.08.2007; PT 05.12.2013. Anm.: Qimonda AG, 81739 München, DE. Erf.: Schmid, Günter, Dr., 91334 Hemhofen, DE, Maltenberger, Anna, 91359 Leuten-bach, DE Die Erfindung betrifft eine Ätzlösung zur nasschemi-schen Strukturierung von Metallschichten, insbeson-dere Silberschichten, gekennzeichnet durch mindes-tens ein Oxidationsmittel und mindestens einen Komplexbildner L, wobei der Komplexbildner L und die durch das Oxidationsmittel während des Ätzvor-ganges freigesetzten Metall-Kationen M der Metall-schicht einen Komplex MLx mit x gleich 1 bis 6 bil-den und wobei die Ätzlösung frei von Metall- und/oder Cyanid-Ionen ist. Die Erfindung betrifft eben-falls die Verwendung der Ätzlösung und ein Ätzver-fahren.

Verfahren zur Reduzierung des elektrischen Kontaktwiderstands einer Oberfläche eines metallischen Körpers und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

PS 10 2009 002 320.8 – C23C 8/64. AT 09.04.2009; OT 14.10.2010; PT 07.11.2013. Anm.: Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Fachhochschu-le Hildesheim/Holzminden/Göttingen, 31134 Hildes-heim, DE; Technische Universität Clausthal, 38678 Clausthal-Zellerfeld, DE. Erf.: Hoffmeister, Dennis, 37085 Göttingen, DE, Mainusch, Nils, 30167 Hanno-ver, DE, Viöl, Wolfgang, Prof. Dr., 37139 Adelebsen, DE, Voigts, Florian, 38678 Clausthal-Zellerfeld, DE, Maus-Friedrichs, Wolfgang, 38678 Clausthal-Zeller-feld, DE. Zum Reduzieren des Kontaktwiderstands einer Ober-fläche eines metallischen Körpers wird über der Oberfläche ein reduktives physikalisches Plasma durch elektrische Entladung generiert und während des Generierens des Plasmas elementarer Kohlen-stoff in Form von Partikeln, die jeweils eine Vielzahl von Kohlenstoffatomen umfassen, an der Oberfläche bereitgestellt.

Chrom-Schmitt GmbH & Co. KG 1

Coventya GmbH 25

DGO e.V. Beilage

Holder GmbH Oberflächentechnik 17

LKS Kronenberger GmbH 23

OTTI e.V. 37

Poeton Industries Ltd. 19

REC Engineering GmbH 39

Rieger Metallveredlung 41

Ruhl & Co. GmbH 39

Sager + Mack GmbH 35

Schnarr Metallveredlung GmbH 21

Max Schlötter GmbH & Co. KG U2

WOTech GbR U4

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