Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfläche 06 / 2013

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1 WO 2 ISSN MagBAND Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfläche 06 / 2013 Herstellung von Metallschäumen mittels galvanischer Schichten Informationsaustausch zwischen Kunden und Lieferanten für Oberflächentechnik zum Beispiel auf der Hannover Messe 2013 Oberflächentechnik für Rapid-Prototyping-Bauteile Marktsituation und Trends in der Strahlverfahrenstechnik Wässrige industrielle Teilereinigung Elektrolyse Windstrom zu Wasserstoff

2 Online-Abo der WOMag Anmelden und Recherchieren rund um die Uhr Als Online-Abonnent der WOMag profitieren Sie gleich mehrfach: Sie haben Zugang zu der aktuellen Ausgabe mit allen Informationen. Das bedeutet, Sie lesen auch die ausführlichen Aufsätze und Berichte, die im Heft nur gekürzt abgedruckt wurden. Mit Verlinkungen und zusätzlichen Informationen bietet die digitale Abo-Version deutlichen Mehrwert. Fachinformationen können gezielt gesucht und gefunden werden. Das Archiv mit allen bisher erschienen Ausgaben steht Ihnen in vollem Umfang zur Nutzung zur Verfügung. Weitere Services für die Recherche sind geplant. Sie haben zu jeder Zeit und von jedem Ort Zugriff auf die Informationen. Und so melden Sie sich an unter 1. Sie registrieren sich online über den Gastzugang. Danach erhalten Sie eine Nachricht an die angegebene -Adresse mit der Bitte, Ihre Anmeldung zu aktivieren. Ohne diese Aktivierung wird Ihr Zugang nicht freigeschalten! 2. Über den Login melden Sie sich dann immer mit Ihrem Benutzernamen und dem Passwort an. Nach der Anmeldung stehen Ihnen alle Inhalte frei zur Verfügung. WICHTIG: Jeder Gastzugang wird für einen Testzeitraum von einem Monat freigeschaltet. Der kostenfreie Gastzugang erlischt nach diesem Zeitraum. Danach haben Sie die Möglichkeit, sich kostenpflichtig anzumelden! Wir freuen uns über Ihr Interesse und belohnen Sie mit interessanten und wertvollen Beiträgen! WOTech GbR

3 Editorial Wertschöpfung durch Reinigen Vor etwa zehn Jahren hat die stark steigende Nachfrage nach Einspritzsystemen für Dieselmotoren erstmals einem breiteren Kreis an Fachleuten bewusst werden lassen, dass die Reinigung von Bauteilen nicht ausschließlich eine Domäne der Beschichtungstechnik ist. Beim Beschichten von Werkstoffen gleichgültig ob es sich um das Lackieren von Kunststoffen, das Vakuumbeschichten von Silizium oder das galvanische Vernickeln von Stahl handelt muss seit jeher dafür gesorgt werden, dass eine reine Werkstoffoberfläche vorliegt. Sowohl Arbeitsmedien aus der Vorbearbeitung (Ziehöle oder Schmierkühlstoffe), lose anhaftende Reste einer mechanischen Werkstoffbearbeitung, Staub und Schmutz aus der Umgebung, Korrosionsprodukte oder auch Handfett des Werkers müssen von einer Oberfläche direkt vor dem Auftragen der Beschichtung entfernt werden. Bei den für die Common Rail-Systeme von Dieselmotoren eingesetzten Hochdruckpumpen ist jedoch nicht die Beschichtung das Kriterium für Reinheit. Das komplexe Bauteil mit seiner hochpräzise gefertigten Bohrung bei großer Länge und sehr kleinem Durchmesser ist bei Vorliegen kleinster Verunreinigungen in der Bohrung funktionsunfähig. Zudem versagen die klassischen Reinigungsverfahren wie Tauchen in Reinigungslösung, Einsatz von Spül- und Spritzverfahren oder Ultraschallanwendung auf Grund der besonderen Geometrie vollständig. Die zuverlässig funktionierende Reinigung entscheidet also darüber, ob die Herstellung in den notwendig hohen Stückzahlen und hoher Qualität überhaupt möglich ist. Seither hat die Reinigung einen stetig steigenden Stellenwert in der Produktion von Bauteilen erreicht. Inzwischen sind zunehmend angepasste Systeme entstanden, welche die Besonderheiten des jeweiligen Produkts berücksichtigen. Da mit einer solchen Anpassung des Reinigungssystems auch gleichzeitig der anfallende Aufwand und damit der Kostenanteil für den Prozessschritt steigt, muss der Prozessschritt Reinigen optimiert werden. Es gilt die Prämisse, nur soviel Reinigen, wie notwendig und nicht soviel wie möglich. Die vorliegende Ausgabe der WOMag bietet einen Einblick in die Vielfalt der Reinigungstechnik. Die vorgestellten Verfahren verbessern die Qualität von Erzeugnissen und helfen dabei, die Herstellkosten so gering wie möglich zu halten. Dafür werden sowohl Reinigungsmedien an die Reinigungsaufgaben angepasst, als auch die Vorgaben des Arbeitsund Umweltschutzes berücksichtigt. Auf jeden Fall tragen sie aber zur Wertschöpfung in der Prozesskette vom Rohmaterial zum fertigen Produkt bei. Vorbehandeln Entgraten Waschen Entfetten Reinigen Analysieren Kontrollieren Was benötigen Sie? Qualität braucht Perfektion. Herbert Käszmann Dipl.-Ing. (FH) WOTech GbR Internationale Leitmesse für industrielle Teile- und Oberflächenreinigung Oktober 2013 Stuttgart Germany parts2clean.de

4 INHALT Metallschaum 5 Schulungszentrum bei NOF 34 Forschung zu Brennstoffzellen 8 Strahlverfahrenstechnologie 18 WERKSTOFFE Herstellung von Metallschäumen mittels wärmebehandelter, galvanisch abgeschiedener Schichten 4 Ökonomisch und ökologisch auf der Gewinnerseite 5 Neue Verlegetechnik von Fasern 6 Wasserstoffgewinnung aus wässrigem Methanol 7 Elektrolyse Windstrom zu Wasserstoff 8 Wasserelektrolyse für die Wasserstofferzeugung zur großskaligen Speicherung von Windstrom 11 Thermisch entgratete Bauteile optimal reinigen und konservieren 12 Abblasen und Trocknen aus einem Guss 14 OBERFLÄCHEN Oberflächentechnik für Rapid-Prototyping-Bauteile 16 Marktsituation und Trends in der Strahlverfahrenstechnik 18 Wässrige industrielle Teilereinigung 19 Innovative Dampfreinigungstechnologie 21 Kohlenstoffdioxid vom Abfallstoff zum Wertstoff 22 VOC-freie Reinigung von großen und komplexen Bauteilen 23 Werkstückträger für die Plasmareinigung 24 Neue Kombischicht schützt vor Verschleiß und erzeugt Leichtlauf 25 Komponenten für den optimalen Einsatz von Ultraschall 26 Reinigung mit Trockeneisstrahlgeräten 28 OBERFLÄCHEN Erweiterung mit Fokus auf hohe Qualität und Flexibilität 29 Ganzheitliches, nachhaltiges Reinigungskonzept 30 Wässrige industrielle Teilereinigung 19 Zukunftsweisende Reinigungstechnologie 32 Korrosionsschutztechnologie von NOF Metal Coatings 34 Oberfläche beginnt beim Grundmaterial Zielrichtung Eigenschaften von Bauteilen 37 Werkstückträger für die Plasmareinigung 24 Im Schulterschluss mit hoher Prozessqualität 40 2 WOMag

5 INHALT IMPRESSUM Wässrige Reinigung 19 Galvanische Schicht für Metallschaumherstellung 4 VERBÄNDE SONDERTHEMA Neues von der Oberfläche Workshop von Vecco und Eupoc in Würzburg 42 Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.v. 45 ERP in der Oberflächentechnik 40 RUBRIKEN Rapid-Prototyp-Teil 16 Unternehmensticker News Institut für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH) an der Universität Paderborn 45 Neuer Leiter F&E bei SurTec 45 Henri Sep Vice President Enthone 45 Joint Venture von Poeton Industries 45 Neue Normen 46 Patente 47 Inserentenverzeichnis 48 Kleine Werkstoffkunde Werkstoffe als Basis für Bauteile 48 Zum Titelbild: Das Forum Oberflächentechnik auf der Hannover Messe 2013 thematisierte Grundmaterial und Oberflächenbehandlung; Beitrag auf Seite 37 WOMag Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfläche Internationales Fachmagazin in deutscher und (auszugsweise) englischer Sprache ISSN: (Print), (Online) Erscheinungsweise 12 x jährlich, jeweils zum 10. des Monats Herausgeber und Verlag WOTech Charlotte Schade Herbert Käszmann GbR Am Talbach Waldshut-Tiengen Telefon: 07741/ Verlagsleitung Charlotte Schade Mobil 0151/ schade@wotech-technical-media.de Herbert Käszmann Mobil 0151/ kaeszmann@wotech-technical-media.de Redaktion/Anzeigen/Vertrieb/Abo siehe Verlagsleitung Bezugspreise Jahresabonnement 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. 01 vom 8. November 2012 Inhalt WOMag berichtet über: Werkstoffe, Oberflächen Verbände / Institutionen Unternehmen, Ausbildungseinrichtungen Veranstaltungen, Normen, Patente Leserkreis: WOMag ist die Fachzeitschrift für Fachleute des Bereichs der Produktherstellung für die Prozesskette von Design und Konstruktion bis zur abschließenden Oberflächenbehandlung des fertigen Produkts. Im Vordergrund steht die Betrachtung der Werkstoffe und deren Bearbeitung mit Blickrichtung auf die Oberfläche der Produkte aus den Werkstoffen Metall, Kunststoff und Keramik. WOMag-Beirat WOMag wird von einem Kreis aus etwa 20 Fachleuten der Werkstoffbe- und -verarbeitung sowie der Oberflächentechnik beraten und unterstützt. Bankverbindung BW-Bank, BLZ , Konto Das Magazin und alle in ihm enthaltenen einzelnen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Bei Zusendung an den Verlag wird das Einverständnis zum Abdruck vorausgesetzt. Nachdruck nur mit Genehmigung des Verlages und ausführlicher Quellenangabe gestattet. Gezeichnete Artikel decken sich nicht unbedingt mit der Meinung der Redaktion. Für unverlangt eingesandte Manusikripte haftet der Verlag nicht. Gerichtsstand und Erfüllungsort Gerichtsstand und Erfüllungsort ist Waldshut-Tiengen Herstellung WOTech GbR Druck SCHMID Druck + Medien GmbH & Co. KG WOTech GbR, 2013

6 WERKSTOFFE Herstellung von Metallschäumen mittels wärmebehandelter, galvanisch abgeschiedener Schichten Von Ulrich Bingel, Michelfeld Die Verfahren der galvanischen Dispersionsabscheidung bieten die Möglichkeit, Metallschichten mit einem gewissen Anteil an Dispersionsstoffen zu versehen, die unter Wärmeeinwirkung Gas freisetzen und damit einen Metallschaum erzeugen. Die Auswahl der Dispersionsstoffe wird bevorzugt auf Metallhydride, -nitride und -carbide gerichtet. Als Schichtwerkstoffe kommen solche in Betracht, deren Elektrolyte die Dispersionsstoffe nicht angreifen. Die Funktion des Verfahrens wurde an einer Multilayerschicht aus Kupfer und Nickel mit eingebettetem Titanhydrid demonstriert und soll zu weiterführenden Arbeiten anregen. Manufacture of Metal Foams using Heat-Treatment of Electrodeposited Layers A variant of the well-established technology for electrodeposition of metal-matrix composite layers is one where the second phase, on heating, releases a gas, thereby creating a metallic foam. Suitable materials for such a second phase include metal hydrides, nitrides and carbides. The matrix metals are those for which the electrodeposition electrolytes do not attack the second phase species. The process can be demonstrated by creating a multilayer deposit of copper and nickel with incorporated titanium hydride and this seems certain to trigger further studies of such systems. 1 Vorbilder aus der Natur In der Natur sind zahlreiche Beispiele für zellulare Strukturen zu finden. Diese geschlossenzelligen Strukturwerkstoffe zeichnen sich durch hohe Steifigkeit und Energieabsorptionsvermögen aus. Als Beispiel kann das Balsaholz oder Knochen genannt werden. Abb. 1: Balsaholz [1] Um die genannten Eigenschaften auf metallische Werkstoffe zu übertragen, wurden unter anderem Metallschäume entwickelt. 2 Metallschaumherstellung Die Metallschaumherstellung erfolgt durch die verschiedensten Technologien und kann entweder aus einer flüssigen, einer festen oder auch aus einer gasförmigen Phase erfolgen. Dabei wird das Metallpulver mit Treibmittel (bei Aluminiumschaum eignet sich z. B. TiH 2 ) gemischt und danach verdichtet (z. B. mittels Strangpressen). Das so entstandene schäumbare Halbzeug wird im Ofen aufgeschmolzen beziehungsweise aufgeschäumt. Dabei muss die Temperatur so gewählt werden, dass sie etwas über dem Schmelzpunkt des Metalls liegt. Der Schaum entsteht über die thermische Zersetzung des Treibmittels. Bei dieser Zersetzung wird Gas abgespalten, beispielsweise Wasserstoff bei Verwendung von Titanhydrid: TiH 2 Ti + H 2 Dabei ist es wichtig, dass der Zersetzungsbereich (Gasabspaltung) auf den Schmelzpunkt (-Intervall) des aufschäumenden Metalls abgestimmt ist. Ist die Zersetzungstemperatur zu gering, wird eine schlechte Schaumstruktur erreicht, bei zu hohen Temperaturen findet dagegen eine Kollabierung des Schaums statt. In der Literatur wird angedacht, dass in der Metallmatrix freigesetzte Gase in Poren eindringen und sie vergrößern. Die Wirkung solcher Poren als Keimstellen für die Blasenbildung setzt eine Mindestgröße der Poren voraus, die den kritischen Keimdurchmesser d BK erzeugt, wobei der Blasendurchmesser nach Gleichung <1> berechnet werden kann: d B(t) = d BK + 3 6*ν*t - π mit d B(t) Blasendurchmesser zur Zeit t d BK kritischer Blasenkeimdurchmesser v - mittlere Gasfreisetzungsrate t Zeit Die gebildeten Gasblasen vereinigen sich zu Kugeln oder Polyederschäumen. Kugelschäume bestehen aus einer Anordnung von einzelnen, voneinander unabhängigen kugelförmigen Gasblasen in einer Flüssigkeit (max. Porosität 74 %, Kugelpackung). Die Polyederschäume bilden eine stabile polyedrische Schaumstruktur aus feinen Lamellen aus. In einem idealen Schaumkörper treffen die Schaumlamellen in einem Winkel von 120 zusammen. Die maximale Porosität kann dabei bis zu 97 % betragen. Das zur Schaumherstellung benötigte Treibmittel muss einigen wichtigen Anforderungen entsprechen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Die Gasfreisetzungstemperatur kann als die Temperatur der maximalen Gasfreisetzungsgeschwindigkeit definiert werden und muss dem Schmelzbereich des zu schäumenden Metalls möglichst genau angepasst werden. Bei der Metallschaumherstellung werden üblicherweise Hydride (setzen Wasserstoffgas frei), Nitride (setzen Stickstoff frei) oder Carbonate (setzen Kohlenstoffdioxid frei) eingesetzt. Bei der Wahl des richtigen Treibmittels ist auch zu beachten, dass die zurückbleibenden Lesen Sie weiter Metalle als als Abonnent Legierungselemente in der Metallmatrix verbleiben unter: und 4 WOMag

7 WERKSTOFFE Ökonomisch und ökologisch auf der Gewinnerseite Biogasentschwefelung mit Metalllegierungsschaum der Alantum Europe GmbH Die Entschwefelung von Biogas ist Voraussetzung für dessen effizienten Einsatz. Für die Aufbereitung des erneuerbaren Energieträgers beziehungsweise die Nachbehandlung von schwefelhaltigen Abgasen entwickelt die Alantum Europe GmbH gemeinsam mit Partnern neue Lösungen, die wirtschaftliche und ökologische Vorteile bieten. Basis ist ein offenporiger Metallschaum, der auf die Applikationen maßgeschneidert wird. Biogas, das beim mikrobiologischen Abbau organischer Stoffe entsteht, enthält neben dem eigentlichen Energieträger Methan unter anderem Schwefelwasserstoff. Da dieser Bestandteil über korrosive Eigenschaften verfügt und umweltschädlich ist, wird er üblicherweise vor der Nutzung des Biogases zur Erzeugung elektrischer Energie, zum Betrieb von Fahrzeugen oder der Einspeisung in Gasversorgungsnetze herausgefiltert. Beim Einsatz von nicht entschwefeltem Biogas in Blockheizkraftwerken ist ein robuster, schwefelresistenter Oxidationskatalysator zur Abgasnachbehandlung erforderlich. Für beide Anwendungen lassen sich mit dem offenporigen Metalllegierungsschaum der Alantum Europe GmbH innovative Systeme realisieren. Durch seine offenporige Struktur bindet der Metallschaum mehr Schwefelwasserstoff als herkömmliche Lösungen Umweltfreundliche Feinentschwefelung mit Kostenersparnis Um Biogas auf Erdgasqualität zu bringen, erfolgt eine Feinentschwefelung. Dafür wird derzeit überwiegend Aktivkohle mit Kaliumiodid eingesetzt. Allerdings müssen die schwefelgesättigten Substrate anschließend als Sondermüll entsorgt werden. Dies geht einerseits zu Lasten der Umweltfreundlichkeit, andererseits verursacht es hohe Kosten. Die Edelmetalle Platin und Palladium werden beim schwefelresistenten Oxidationskatalysator als Nanofilm direkt auf dem Metallschaum abgeschieden In einem vom Bundesministerium für Umwelt (BMU) geförderten Projekt arbeitet die Alantum Europe GmbH gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) sowie der Lehmann Maschinenbau GmbH an einem regenerierbaren Filtersystem. Substrat ist dabei ein offenporiger Metalllegierungsschaum, der wie früher verwendete Holzschnitzel beziehungsweise Holzpellets mit Eisenoxid beschichtet ist. Auch hier bildet sich durch die Anlagerung des Schwefelwasserstoffs Eisensulfid. Die hohe Temperaturbeständigkeit des Metallschaums ermöglicht im Gegensatz zum Holz jedoch zahlreiche thermische Regenerationszyklen. Dabei entsteht wieder Eisenoxid, auf dem sich elementarer Schwefel ablagert. Dieser kann durch eine thermische Nachbehandlung ausgebracht und kommerziell, zum Beispiel für die Herstellung von Kunstdünger, verwertet werden. Da sich der Metallschaumfilter rund zehn Mal regenerieren lässt und keine umweltschädlichen Substanzen auf der Oberfläche zurückbleiben, bietet diese Lösung ökologische Vorteile. Darüber hinaus kann der Metallschaum durch seine offenporige Struktur mehr Schwefelwasserstoff binden, so dass die Entschwefelungseinheit kleiner ausgelegt werden kann beziehungsweise eine längere Zyklusdauer aufweist. Durch diese Vorteile verringern sich die Kosten pro Kilogramm entferntem Schwefel von bisher 16 bis 20 Euro auf rund zehn Euro und damit um bis zu 50 Prozent. Dies trägt sicher dazu bei, dass der bisher im Vergleich zu Erdgas relativ hohe Preis von Biogas sinkt. Innovativer, schwefelresistenter Oxidationskatalysator Ein weiteres Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung eines innovativen Katalysators für die Behandlung von schwefelhaltigen Abgasen aus der Biogasverbrennung in Zündstrahl- und Otto-Gas-Motoren, die in Blockheizkraftwerken eingesetzt werden. Dabei arbeitet Alantum mit der Wieland Edelmetall GmbH, der LGA Immissions- und Arbeitsschutz GmbH sowie dem Forschungsinstitut Edelmetalle und Metallchemie (FEM) zusammen. Ziel ist es, einen robusten, schwefelresistenten Oxidationskatalysator zu entwickeln. Die für die Abgasnachbehandlung erforderlichen Edelmetalle Platin und Palladium werden durch Direktmetallisierung als Nanofilm auf dem Metallschaum abgeschieden. Durch die offenporige Struktur des Metalllegierungsschaums werden die schwefelhaltigen Abgase im Katalysator permanent umgelenkt. Im Vergleich zu extrudierten, keramischen Substraten entsteht dadurch eine Mikroturbulenz über die gesamte Reaktionsfläche. In Verbindung mit der großen reaktiven Oberfläche des Metallschaums wird eine sehr effiziente Abgasreinigung WOMag 5

8 WERKSTOFFE erreicht. Dies wiederum ermöglicht ein um rund 20 Prozent kleineres Bauteilvolumen, aus dem ein geringerer Edelmetallverbrauch in gleicher Größenordnung und damit eine signifikante Kosteneinsparung resultiert. Darüber hinaus lassen sich das eingesetzte Platin und Palladium von der metallischen Oberfläche des Schaums einfacher und umweltfreundlicher wiedergewinnen als von der keramischen Oberfläche. Optimal anpassbar an die Anwendung Hergestellt wird der Metallschaum mit vollständig offenporiger Struktur auf Nickelund Eisenbasis in einem patentierten Pro- zess. Die Porengröße ist dabei mit 450, 580, 800 und 1200 Mikrometer genau definiert. Ein weiteres Plus des Werkstoffs ist seine freie Formbarkeit, die auch nach dem Beschichtungsprozess erhalten bleibt. Der Metalllegierungsschaum lässt sich schneiden, formen, biegen, aufrollen und stapeln. Damit ermöglicht das Material eine optimale Anpassung an die jeweilige Anwendung sowie den erforderlichen Bauraum. Über Alantum Die im Jahr 2006 gegründete Alantum Europe GmbH ist eine Tochtergesellschaft der koreanischen Alantum Corporation, die als Tochterunternehmen zur Korea Zinc und Korea Nickel Corporation gehört. Zu den Kernkompetenzen der Alantum zählen Forschung und Entwicklung sowie Herstellung und Vertrieb von Metall- und Metalllegierungsschäumen auf Eisen- und Nickelbasis. Anwendungsbereiche der Metalllegierungsschäume von Alantum sind die Business Segmente Exhaust Treatment, Heterogeneous Catalysis und Advanced Materials. Alantum Europe GmbH Lyonel-Feininger-Str. 28, D München Neue Verlegetechnik von Fasern Die österreichische Unternehmensgruppe Kapsch hat gemeinsam mit Extremsegler Norbert Sedlacek ein neues Verlegeverfahren für Hochleistungsfasern von Halbzeugen und Gelegen für Kompositwerkstoffe entwickelt. Das Unternehmen will damit ein Produkt anbieten, das es in der Form am Markt noch nicht gibt. Dazu hat Kapsch gemeinsam mit der Yacht Construction Consulting die Firma Fipofix gegründet. Kapsch hält 80 Prozent an dem Start-up und hat in der ersten Projektphase eine Million Euro zur Verfügung gestellt. Kapsch und Fipofix präsentieren neue Technologie für die Nautic Bildquelle: Anna Rauchenberger, Kapsch AG Insbesondere in der Schifffahrt soll die neue Verlegetechnik künftig ihre Anwendung finden. Das so genannte Fipofix-Verfahren ermöglicht eine besonders schonende Verarbeitung von Fasersträngen (Rovings) und wurde speziell für die Verarbeitung von mineralischen Vulkansteinfasern entwickelt, kann aber auch für andere Fasern angewendet werden. Bei der Fertigung von Kompositwerkstoffen ist das unbeschädigte Verlegen die anspruchsvollste Herausforderung. Bis zu 40 Prozent der Filamente eines Faserstrangs werden bei den bisherigen Methoden wie Weben, Tackern oder Nähen verletzt. Daraus ergeben sich Leistungseinbußen bei Druck- und Zugbelastungen. Fipofix verklebt hingegen die aufgelegten Fasern mit der jeweiligen Matrix für die Endverarbeitung der Gelege und verzichtet so zusätzlich auf schwächende Fremdmaterialien zur Fixierung, darunter Garne, Klammern oder andere Kleber. Das Unternehmen hat das Verfahren speziell für die ASA.TEC-Vulkanfaser entwickelt, da für diesen Werkstoff vor allem in der Nautik großes Potenzial gesehen wird. Die mineralische Vulkanfaser ist säurefest, temperatur- und UV-beständig sowie zu 100 Prozent recyclingfähig. Nicht zuletzt deshalb eignet sie sich ideal für die Anwendung im nautischen Bereich. Kari Kapsch, COO der Kapsch-Gruppe, glaubt an die Zukunftsfähigkeit dieser neuen Technologie. Strategische Partnerschaften sind nach seinen Worten im Innovationsprozess eine nicht zu vernachlässigende Größe. Die langjährige und erfolgreiche Zusammenarbeit mit Norbert Sedlacek eröffnet ihm die Möglichkeit, ein ganz neues Geschäfts- und Technologiefeld zu evaluieren. Das Patent für das Verfahren liegt bei Kapsch. Erster Einsatzbereich nach der Verfeinerung und Automatisierung soll der Bau von nautischen Sportgeräten und Booten sein. Eine Ausweitung auf andere Märkte ist aber in einem weiteren Schritt möglich. Um die Qualität des Verfahrens und des Werkstoffs unter Beweis zu stellen, will Sedlacek im Zuge des so genannten Proofof-Principal-Projekts mit einer nur fünf Meter langen Rennyacht den Atlantik zweimal überqueren im Alleingang. Für ihn persönlich ist diese Rekordfahrt mit dem großartigen kleinen Boot die ultimative Herausforderung für Mensch und Maschine. Kapsch zählt zu den erfolgreichsten Technologieunternehmen Österreichs mit globaler Bedeutung in den Zukunftsmärkten Intelligent Transportation Systems (ITS), Railway und Public Operator Telecommunications sowie Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). Zur Kapsch-Gruppe zählen die drei Schlüsselgesellschaften Kapsch TrafficCom, Kapsch CarrierCom und Kapsch BusinessCom. Als Familienunternehmen mit Sitz in Wien steht Kapsch seit mehr als 100 Jahren für die konsequente Entwicklung und Implementierung neuer Technologien zum Nutzen seiner Kunden. Mit einer Vielfalt von innovativen Lösungen und Dienstleistungen leistet Kapsch einen wesentlichen Beitrag zur verantwortungsbewussten Gestaltung einer mobilen und vernetzten Welt. Die Unternehmen der Kapsch-Gruppe beschäftigen in ihren weltweiten Niederlassungen und Repräsentanzen rund 5000 Mitarbeiter. 6 WOMag

9 WERKSTOFFE Wasserstoffgewinnung aus wässrigem Methanol einfach und hocheffizient Einer internationalen Forschergruppe gelingt durch den Einsatz von hocheffizienten Katalysatoren anders als bisher üblich die Gewinnung von Wasserstoff aus wässrigem Methanol schon unter milden Bedingungen. Damit macht die Forschung zur Nutzung von Wasserstoff, der als einer der interessantesten Energieträger der Zukunft gilt, einen großen Schritt in Richtung mobile Anwendungen. Das international renommierte Wissenschaftsjournal NATURE berichtet in seiner jüngsten Ausgaben ausführlich über die gemeinsamen Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern aus dem Rostocker LIKAT und Sassari (Italien). Katalyse ein Phänomen der Natur abgeschaut ist die Wissenschaft von der Beschleunigung chemischer Prozesse. Das Leibniz-Institut für Katalyse e. V. (LIKAT Rostock) ist das größte europäische Forschungsinstitut im Bereich der Erforschung und Entwicklung von Katalysatoren sowie von katalytischen Verfahren und Technologien. Hauptziele der wissenschaftlichen Arbeiten sind die Gewinnung neuer Erkenntnisse in der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Katalyse und deren Anwendung bis hin zur technischen Umsetzung. Leibniz-Institut für Katalyse e. V. an der Universität Rostock Ohne Energie ist das heutige Leben kaum denkbar. Angesichts begrenzter natürlicher Ressourcen wie Öl und Gas ist ein Wechsel der Energieversorgung hin zu erneuerbaren Energien unumgänglich. Als aussichtsreicher Energieträger wird Wasserstoff diskutiert. Wasserstoff ist sauber und universell einsetzbar, beispielsweise in Brennstoffzellen zur Erzeugung von Elektroenergie, wobei als Abfallprodukt lediglich Wasser entsteht. Wasserstofferzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen könnte eine der Lösungen zur Gewinnung von sauberer Energie bedeuten. Rostocker Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Katalyse e. V. (LIKAT Rostock) stellen gemeinsam mit italienischen Forschern aus Sassari ein neues System der Wasserstoffgewinnung aus Methanol im US-Fachblatt NATURE vor. Das neue System arbeitet unter Zuhilfenahme eines Ruthenium-Komplexes mit einem so genannten phosphorhaltigen Ligand, dem Spuren von Lauge zugesetzt werden. Während bisherige Systeme für diesen Prozess, der häufig auch einfach als Methanolreforming bezeichnet wird, Temperaturen von über 200 C und Drucke über 25 bar benötigen, liefert das Ruthenium-System schon bei Normaldruck und Temperaturen zwischen 65 C bis 95 C die besten Ergebnisse. Bei diesen Temperaturen können pro Stunde zirka 4700 Moleküle Methanol vollständig umgewandelt werden. Ein weiterer Vorteil des neuen Systems zeigt sich beim Einsatz des erzeugten Wasserstoffs in einer Brennstoffzelle. Während bei den bisherigen Systemen immer wieder Spuren von Kohlenmonoxid, einem Brennstoffzellengift, gefunden werden, liegt bei der Anwendung des neuen Ruthenium- Systems der detektierbare Anteil von CO bei unter 10 ppm (parts per million). Das stellt eine Größenordnung dar, die für den Einsatz in der Brennstoffzellentechnik keinerlei Probleme aufweist. Generell hat das Methanolreforming aber einen Nachteil: Neben drei Molekülen des gewünschten Wasserstoffs entsteht auch ein Molekül Kohlendioxid. Wird das CO 2 aber unter Verwendung von regenerativem H 2 wiederum für die Herstellung von Methanol verwendet, resultiert ein CO 2 -neutraler Prozess. Prof. Matthias Beller Seit mehreren Jahren beschäftigen sich die Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock mit der Wasserstofferzeugung und -speicherung. Mit ihrem neuen katalytischen Ruthenium-System des Methanolreformings zeigen die Wissenschaftler einen Weg auf, wie Wasserstoff sehr umweltschonend und einfach erzeugt werden kann. Eine Umwandlung von Methanol, in Wasserstoff bei moderaten Bedingungen, weist die Möglichkeit auf, den Wasserstoff ganz direkt am Ort des Verbrauchs zu erzeugen. So könne die aufwendige und nicht ungefährliche Speicherung des gasförmigen Wasserstoffs umgangen werden, so Prof. Matthias Beller vom LIKAT Rostock. Ein Paradebeispiel für eine hocheffiziente Zusammenarbeit mit den Forschern aus dem italienischen Sassari. Durch sehr spezielle spektroskopische Untersuchungen konnte der genaue mechanistische Ablauf des neuartigen Systems überzeugend aufzeigt werden. Das Leibniz-Institut für Katalyse e. V. ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 86 selbständige Forschungseinrichtungen. Deren Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevante Fragestellungen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Institute pflegen intensive Kooperationen mit den Hochschulen, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem maßstabsetzenden transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund Personen, darunter 7700 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei 1,4 Milliarden Euro WOMag 7

10 WERKSTOFFE Elektrolyse Windstrom zu Wasserstoff Christian Buck, Siemens AG Wasserstoff ist ein optimaler Energieträger und ein begehrter Rohstoff. Das Gas lässt sich durch Elektrolyse aus Wasser gewinnen etwa mit Hilfe von überschüssigem Öko-Strom. Siemens arbeitet an neuen Elektrolyseuren, die zur Grundlage künftiger Energiespeicher werden können. Electrolysis Wind Energy into Hydrogen Hydrogen is an excellent means of transporting energy and also an important feedstock. It can be produced by electrolysis of water, advantageously so using surplus electricity from renewable sources. Using gas turbines, hydrogen can be used to generate electricity and heat. With the latest electrolyser designs equipped with noble metal coated electrodes, hydrogen and oxygen can be produced at high pressures of 50 to 100 bar. Manchmal beruhen Zukunftstechnologien auf ganz einfachen Vorgängen wie die Elektrolyse. Man nehme Wasser und tauche zwei Elektroden hinein, die mit dem Plus- und dem Minuspol einer Spannungsquelle verbunden sind. Sobald Strom durch die Flüssigkeit fließt, steigen an beiden Elektroden Bläschen auf Sauerstoffgas am Pluspol und Wasserstoff am Minuspol. Diese Spaltung von Wasser nennt man Elektrolyse. Auf den ersten Blick keine aufregende Sache und doch hat die Elektrolyse das Potenzial, zu einem entscheidenden Baustein künftiger Energieversorgungsnetze zu werden. Je größer der Anteil erneuerbarer Quellen wie Wind oder Sonne an der Stromproduktion ist, desto stärkere Schwankungen des Energieangebots entstehen, so Dr. Manfred Waidhas vom Geschäftsbereich Hydrogen Electrolyzer des Siemens-Sektors Industry. Andererseits müssen sich Angebot und Nachfrage im Stromnetz immer genau die Waage halten, damit die Netze nicht überlastet werden darum werden Speicher für elektrische Energie benötigt, die einen Überschuss aufnehmen und ihn bei Bedarf wieder abgeben können. Genau hier kommt die Elektrolyse ins Spiel. Mit überschüssigem Öko-Strom ließe sich damit Wasserstoff produzieren, den man als Energieträger beispielsweise in unterirdischen Kavernen in Salzstöcken lagern könnte also dort, wo die Energieversorger heute schon riesige Erdgasmengen speichern. Vor allem in Norddeutschland gibt es etliche solcher Salzstöcke. Aber existiert nicht bereits eine bewährte Speichertechnologie in Form von Pumpspeicherkraftwerken? Sie befördern mit überschüssigem Strom Wasser in ein höher gelegenes Becken, und bei Bedarf fließt es wieder talwärts und treibt Turbinen für die Stromproduktion an. Pumpspeicherkraftwerke wären nach Dr. Manfred Waidhas in der Tat die beste Lösung. Ihr Wirkungsgrad reicht bis zu 80 % und die Technik ist seit langem bekannt. Leider gibt es zumindest in Deutschland nicht genug geeignete Standorte, zudem führen derartige Neubauprojekte immer wieder zu massiven Protesten. Also müssen Alternativen her. Die Nutzung der Batterien von Elektroautos wäre eine Möglichkeit. Für zentrale Speicheranlagen wären allerdings die Kosten und der Platzbedarf von Batterien zu groß. Die größte Anlage ihrer Art steht in Japan, ist so groß wie ein Fußballfeld und kann trotzdem nur sieben Stunden lang 30 Megawatt elektrische Leistung abgeben in Zukunft geht es aber um Leistungen von mehreren hundert Megawatt, die bei flauem Wind zudem einige Tage zur Verfügung stehen müssen. Stromspeicher Wasserstoff Für Dr. Manfred Waidhas ist Wasserstoff als Energieträger die beste Lösung. Man könnte zum Beispiel einen Elektrolyseur dort aufstellen, wo der Strom eines Offshore-Windparks an Land ankommt. Ist zu viel Strom vorhanden, produziert man mit seiner Hilfe Wasserstoff und speichert ihn in einer Kaverne. Bei steigender Nachfrage könnte das energiereiche Gas eine Turbine antreiben, die im Hinblick auf die erzeugte Menge an Kohlenstoffdioxid neutralen Strom ins Netz speist. Kombiniert man den Wirkungsgrad der Elektrolyse (etwa 75 %) mit dem der Gasturbine (im kombinierten Betrieb mit einer Dampfturbine rund 60 %), würden bei dieser Rückverstromung immerhin bis zu 45 % der ursprünglichen Energie genutzt. Das ist zwar schlechter als bei 8 WOMag

11 einem Pumpspeicherkraftwerk, aber immer noch besser, als Windräder wegen fehlendem Bedarf abzuschalten. Bei der Rückverstromung stehen die Forscher jedoch noch vor einer Herausforderung. Derzeit gibt es keine Gasturbinen, die mit reinem Wasserstoff betrieben werden können die Flamme hätte eine Temperatur von rund 3000 C und würde die Schaufelblätter zum Schmelzen bringen. Technisch möglich ist derzeit ein Wasserstoffanteil von 40 bis 50 Prozent, dem man herkömmliches Erdgas beimischen könnte. Allerdings könnte man Teile des entstehenden Wasserdampfs in die Brennkammer zurückführen, um unterhalb der kritischen Temperatur zu bleiben. Siemens-Forscher in Moskau arbeiten intensiv daran, den Traum von einer effizienten Wasserstoffturbine wahr werden zu lassen. Heutige Turbinen lassen sich hingegen problemlos mit Methan betreiben, dass wiederum mit Hilfe eines Katalysators aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid hergestellt werden kann. Forscher des Stuttgarter Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg und des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik in Kassel haben mit dem österreichischen Unternehmen Solar Fuel Technology eine Pilotanlage gebaut, in der Wasserstoff mit einem Wirkungsgrad von rund 80 Prozent methanisiert wird. Sobald die Methanisierung im industriellen Maßstab zur Verfügung steht, könnte das synthetische Erdgas in den vorhandenen deutschen Erdgasspeichern zwischengelagert werden. In die Leitungen und Kavernen passt eine Gasmenge mit einem Energiegehalt von mehr als 200 Terawattstunden das ist deutlich mehr als die Kapazität aller deutschen Pumpspeicherkraftwerke (0,04 TWh) und entspricht etwa einem Drittel des jährlichen Bruttostromverbrauchs in Deutschland. Neben der Rückverstromung in Turbinen käme dank der Methanisierung zudem die Verbrennung in Erdgasautos und Erdgasheizungen in Betracht. Der Einsatz von Wasserstoff ist auch deshalb so attraktiv, weil das Gas als Grundstoff für viele Verfahren der chemischen Industrie dient von der Halbleiterproduktion bis zur Härtung von Margarine. Heute werden mehr als 95 Prozent des Weltjahresbedarfs an Wasserstoff aus Erdgas gewonnen. Bei der Dampfreformierung reagiert der Kohlenwasserstoff bei hohem Druck und hohen Temperaturen mit Wasser, wobei Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff entstehen. Dank der Elektrolyse tut sich hier eine Alternative auf. Wasserstoff aus Öko-Strom könnte künftig per Pipeline zu den Zentren der chemischen Industrie strömen und dort als Ausgangsstoff für die Produktion dienen. Der wertvolle Rohstoff Erdgas würde geschont, und bei dieser Methode der Wasserstoffproduktion entstünden auch keine CO 2 -Emissionen. Elektrolyseur im Labor Zuvor müssen Dr. Waidhas und seine Kollegen aber die Elektrolyseure noch so weiterentwickeln, dass sie im industriellen Maßstab eingesetzt werden können. Im Erlanger Labor von Siemens Corporate Technology lässt sich der Stand der Technik begutachten. In einem Metallgestell arbeitet völlig lautlos ein Siemens-Elektrolyseur zwei würfelförmige Konstruktionen aus Edelstahl, zusammengehalten von starken Schrauben. Schwarze Hochdruckleitungen verlassen die silbrigen Blöcke rechts und links. Sie transportieren das entstandene Wasserstoff- und Sauerstoffgas mit einem Druck von bis zu 50 bar zu Tanks. Kabel führen senkrecht aus den Geräten heraus und leiten die Temperaturmesswerte aus dem Inneren an die benachbarte Steuerung. Die Anlage arbeitet seit 2011 im Dauerbetrieb, ihre Vorgängerin läuft sogar schon seit Weiterhin optimieren die Wissenschaftler Betriebsparameter, wie die Stromdichte, und qualifizieren Komponenten, wie etwa die Membranen. Denn im Gegensatz zum Schulversuch mit zwei Drähten in einem Glas Wasser sind die Industrieelektrolyseure recht komplex aufgebaut und erfordern Bauteile mit ganz speziellen Eigenschaften. Zwei Platten aus Edelstahl bilden die Front und die Rückseite der Geräte sie sorgen dafür, dass kein Gas austritt und transportieren den Strom ins Innere. Zwischen ihnen sind wie in einem Sandwich die Zellen untergebracht, in denen das Wasser zerlegt wird. Eine Teflon-ähnliche Membran in der Mitte jeder Zelle trennt die Bereiche, in denen Wasserstoff und Sauerstoff entstehen. Auf ihrer Vorder- und Rückseite sind Elektroden aus Edelmetall aufgebracht, die mit dem Plus- und Minuspol der Spannungsquelle verbunden sind. Hier findet die Wasserspaltung statt. Darum müssen die Elektro den eine möglichst große Oberfläche haben, was hohen Umsatz garantiert. Wichtig ist auch, dass Strom und Wasser großflächig STELLEN SIE SICH VOR WIR FANGEN DEN WIND FÜR SIE EIN ELEKTROLYSE SCHLIESST DIE LÜCKE Landauf und landab spricht man über die Energiewende. Wind und Sonne stehen nicht immer zur Verfügung. Die Speicherung ist ein großes Thema dieser Zeit. Elektrolyse macht aus Strom Gas und schließt die Lücke: Zwischen Strom- und Gasnetz. Zwischen Angebot und Nachfrage. Dazu braucht es neue Elektrolyseure. Wasserelektrolyse Hydrotechnik neue Elektrolyseure für neue Herausforderungen.

12 WERKSTOFFE an den Elektroden ankommen dafür sorgen Stromkollektoren aus porösem Sintermetall, die die Elektroden umgeben und auch das entstehende Gas einsammeln und nach oben abtransportieren. Die Membranelektrolyseure von Siemens haben einige Vorteile gegenüber ihren etablierten Kollegen, in denen Kalilauge die Elektroden trennt. Diese sind zwar Stand der Technik, reagieren aber nur im Minutenbereich auf ein veränderliches Stromangebot. Die Membranvariante schafft das in Millisekunden. Außerdem können die neuen Elektrolyseure kurzfristig mit dem maximal dreifachen Wert ihrer Nennleistung überlastet werden und bei einem hohen Wasserstoffdruck von 50 bar bis 100 bar arbeiten das senkt die Kosten und erhöht die Ausbeute der Anlagen. Begehrtes Gas Der Demonstrator passt in einen Container und soll vor Ort bei potenziellen Kunden arbeiten, wo nur noch ein Wasser- und ein Stromanschluss erforderlich sind. Der neue Elektrolyseur wird maximal 300 Kilowatt elektrische Leistung aufnehmen können. Pro 100 Kilowatt liefern die Elektrolyseure jede Stunde rund zwei Kilogramm Wasserstoff. Gemeinsam mit Bayer, RWE und zehn Partnern aus der Wissenschaft arbeitet Siemens im Projekt CO2RRECT mit, bei dem es um die Nutzung von Kohlenstoffdioxid geht, zum Beispiel zur Produktion von chemischen Grundstoffen bis hin zu Kunststoffen. Wasserstoff aus regenerativen Quellen wird dabei als Rohstoff gebraucht, und der geplante Demonstrator soll das begehrte Gas liefern. Mit einer ersten kommerziellen Anlage rechnet Waidhas im Jahr 2014: Sie wird eine Leistung im einstelligen Megawattbereich haben und könnte beispielsweise von einem regionalen Stromversorger eingesetzt werden, um überschüssigen Strom aus einem oder zwei Windrädern beziehungsweise Photovoltaikanlagen aufzunehmen. Langfristig sieht er einen enormen Markt für die Technik. Würden nur zehn Prozent der weltweit erzeugten Windenergie mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt, entspräche dies einer Speicherung von mehreren Terawattstunden Energie pro Jahr das sind gigantische Zahlen. Neben Windparks könnten dann Groß-Elektrolyseure mit einer Leistung von 100 Megawatt stehen und den universellen Energieträgern Wasserstoff liefern WOMag

13 WERKSTOFFE Wasserelektrolyse für die Wasserstofferzeugung zur großskaligen Speicherung von Windstrom Erneuerbare Energien sollen nach dem Bestreben der Deutschen Bundesregierung im Energiemix der Zukunft einen substanziellen Anteil übernehmen. Doch nicht nur umweltschonend, sondern auch zuverlässig und bezahlbar soll die Energieversorgung der Zukunft sein. Im Vergleich zu 1990 sollen die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 80 % bis 95 % gesenkt werden, der Anteil der erneuerbaren Energien auf einen Anteil von 60 % am Bruttoendenergieverbrauch sowie von 80 % am Bruttostromverbrauch vergrößert werden. Der intensive Ausbau erneuerbarer Energien bringt dabei große Herausforderungen mit sich. Windkraft und Sonnenergie sind mit hohen und schnellen Fluktuationen verbunden standort- und wetterbedingte Schwankungen müssen aufgefangen und ausgeglichen werden, damit die Stromversorgung dauerhaft garantiert ist. Dies muss bei Umwandlung, Speicherung und Transport berücksichtigt werden. Stromtransport- und -verteilnetze müssen ausgebaut werden und große Energiemengen müssen gespeichert werden können. Schließlich muss der Energieverbrauch seitens des Verbrauchers flexibilisiert werden, etwa durch neue Stromversorgungskonzepte oder durch intelligente Haushaltsgeräte, die ihre Stromversorgung selbstständig den Hauptlastzeiten anpassen. In Verbindung mit erneuerbaren Energien kommt der Speicherung von Wasserstoff eine hohe Bedeutung zu. Der Wasserstoff, der mittels Elektrolyse aus regenerativ erzeugtem Strom im großen Maßstab produziert wird, dient als chemischer Speicher und kann auf verschiedene Arten weiterverwertet werden. Den höchsten Nutzen bringt der direkte Einsatz als Kraftstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge. Darüber hinaus bietet sich die Rückverstromung in Gasturbinen und Brennstoffzellen an. Über den Umwandlungsschritt der Methanisierung kann mit CO 2 aus Kraftwerken oder Biogasanlagen Methan zur Einspeisung ins existierende Erdgasnetz erzeugt werden. Derzeit betriebene Elektrolyseanlagen im Großbetrieb basieren auf alkalischen Elektrolyseuren, die weitgehend zyklen- und teillastfrei betrieben werden. Das heißt, etwaiger Überschussstrom, etwa bei starkem Wind, kann nicht aufgefangen und genutzt werden eine Verschwendung. Andere Elektrolyseverfahren könnten hier Abhilfe schaffen. Jülicher Wissenschaftler und Techniker des Instituts für Energie- und Klimaforschung (IEK) erforschen und entwickeln Verfahren, die mit keramischem Elektrolyt und Polymerelektrolytmembran (PEM) arbeiten, also andere Werkstoffe und Komponenten verwenden. Hierfür entwickeln und untersuchen die Experten des Bereichs Elektrochemische Verfahrenstechnik (IEK-3) insbesondere neue Materialien für Funktionsschichten mit der Zielsetzung, Lebensdauer und Leistungsvermögen zu steigern sowie Umwandlungsverluste und Materialkosten zu minimieren. Die PEM- Elektrolyse bietet nicht nur den Vorteil, extreme Überlasten aufnehmen zu können, sondern sie ermöglicht auch einen höheren Wirkungsgrad bei einem einfacheren Anlagenaufbau. Bevor diese vielversprechenden Technologien auf breiter Basis in der Praxis eingeführt werden können, sind noch wichtige Herausforderungen zu meistern. So müssen die Leistungsdichte und die Lebensdauer der PEM-Systeme noch gesteigert und Produktionskosten verringert werden, damit sich das Verfahren rentiert. Des Weiteren sind Anpassungen an die Netzanforderungen für den Großbetrieb erforderlich: die Skalierung der Anlagengröße in den Megawatt-Bereich bei gleichzeitig spontaner Teillastfähigkeit. Um die Praxistauglichkeit nachzuweisen, werden die neuen Methoden anhand von computergestützten Modellen auf ihre energiewirtschaftlichen und umwelttechnischen Auswirkungen hin analysiert. Erfolg mit Galvanotechnik! Franz Rieger Metallveredlung Riedstraße 1 D Steinheim am Albuch Fon Mail info@rieger-mv.de CHROM ELOXAL ZINN NICKEL KUPFER WOMag 11

14 WERKSTOFFE Korrosionsschutz ohne Kompromisse Thermisch entgratete Bauteile optimal reinigen und konservieren Nach der thermischen Entgratung spielt die Reinigung und Konservierung der Bauteile eine wichtige Rolle. Vor allem bei Komponenten mit einer komplizierten Geometrie sind spezielle Verfahren unerlässlich, um auch Sackbohrungen und Kapillare optimal vor Korrosion zu schützen. Mit einer neuen Reinigungs- und Beölungsanlage setzt die Benseler-Firmengruppe in Marbach diese Anforderungen zuverlässig um und gewährleistet zudem eine sehr hohe technische Sauberkeit. Mit dem integrierten Shuttlesystem der neuen Anlage ist eine flexible und vollautomatische Bestückung der Kammern möglich. Schrauben, Drehteile oder Hydraulikblöcke durchlaufen die einzelnen Stationen in Reinigungskörben, die sich sowohl für Schüttgut als auch für Setzware bestens als Transportmittel eignen. Und während die Bauteile bei bislang üblichen Nachbehandlungsverfahren mit einem dicken Ölfilm behaftet waren, ermöglicht die neue Anlage eine komplett einbaufertige und saubere Lösung für die Kunden. Ultraschall, Druckumfluten mit bis zu 18 Bar und unterschiedliche Korbbewegungen sorgen dafür, dass die zuvor thermisch entgrateten Bauteile in einem ersten Schritt zuverlässig von Eisenoxiden befreit werden. Der hierfür eingesetzte ph-neutrale Reiniger und das vollentsalzte (VE) Wasser, das zum Spülen der Komponenten eingesetzt wird, gelangen über ein Doppelfiltersystem in die Reinigungskammer. Die große Filterfläche von 4,6 m 2 ermöglicht dabei im Vergleich zu bisher üblichen Filtern eine längere Standzeit und eine höhere Maschinenverfügbarkeit. In einer weiteren Kammer findet nochmals ein Spülvorgang mit vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) statt. Aufgrund der hohen Ansprüche an die technische Sauberkeit gelangt jenes ebenfalls über ein Doppelfiltersystem in die Spülkammer und wird danach zur Wiederverwendung in den Tank zurückgeleitet. Im Anschluss findet eine Kurzzeitpassivierung statt, bevor die Bauteile vollautomatisch zur Beölungskamme r weitergeleitet werden. Vor der Beölung sorgt eine Trockenläufer-Vakuumpumpe, die mit Unterdruckspeicher ausgestattet ist, für eine perfekte Vorbereitung der Teile. Für den Fall, dass die Teile zu wenig Restwärme für eine optimale Trocknung haben, kann zusätzlich heiße Luft in die Kammer eingeblasen werden. Konservierungsverfahren liefert komplett einbaufertige Teile Während die Bauteile bislang manuell beölt wurden, geschieht dies nun vollautomatisch. Durch das Vakuum in der Beölungskammer sowie Dreh- und Schaukelbewegungen erreicht das Gemisch aus Kohlenwasserstoff und Konservierungsöl alle Bereiche des Bauteils. So haftet nicht, wie bei bisherigen Nachbehandlungsverfahren, ein dicker Ölfilm auf der Teileoberfläche, während Kapillare und Sackbohrungen kaum beölt werden. Mit der neuen Behandlung sind die Teile gleichmäßig mit einer dünnen Ölschicht überzogen und somit flächendeckend noch besser vor Korrosion geschützt, wie Günter Gölz, technischer Geschäftsführer der Benseler Entgratungen GmbH, das Ergebnis beschreibt. Nach jeder Beölung wird das Gemisch wieder abgelassen und die Vakuumpumpe verdampft den restlichen Kohlenwasserstoff, der wieder in den Tank zurückgeleitet wird. Die thermisch entgrateten Bauteile werden anschließend nahezu trocken und mit wenig Restöl behaftet an die Kunden ausgeliefert. Über einen langen Zeitraum hinweg kann Benseler bei Bedarf detaillierte Auskunft zu verschiedenen Verfahrensparametern geben. Dazu ist die Anlage nach Aussage von Gölz mit Radio-Frequency Identification (RFID) ausgestattet. So können bei Kundenrückfragen genaue Angaben zu Badtemperatur und -konzentration, zum ph-wert und genauen Programmablauf sowie zu weiteren Parametern der jeweiligen Charge gegeben werden. Für Kunden spielt diese Nachverfolgbarkeit nach Kenntnis von Gölz eine wichtige Rolle. Die Benseler Entgratungen GmbH Dienstleister für das Entfernen innenliegender Gratsituationen mit den Verfahren Thermisches Entgraten (TEM), Elektrochemische Formgebung (ECM) und Hochdruckwasserstrahlentgraten (HDW) hat ihr Portfolio mit der neuen Anlage um ein ökologisches und zuverlässiges Verfahren erweitert. Im Shuttle zur perfekten Reinigung Die Bauteile durchlaufen die Anlage in Reinigungskörben, die sowohl mit Schüttgut als auch mit Setzware bestückbar sind. Nach dem manuellen Umladen der Bauteile in Körbe transportiert sie das Shuttlesystem vollautomatisch durch die Anlage. Zwar stand ein ähnliches Anlagenkonzept Schematischer Blick auf die Anlage von LPW/Hösel: in der Mitte die Beölungsanlage, links unterhalb der Shuttlelinie liegt die Reinigungsanlage 12 WOMag

15 WERKSTOFFE Innenaufnahme der Anlage mit dem Shuttlesystem (Mitte), der Reinigungsanlage (rechts) und der Beölungsanlage (links); über ein Rollenband gelangen die Reinigungskörbe zum Shuttlesystem (rechts) mit Rollenbandausführung ebenfalls in der engeren Auswahl, doch Benseler hat sich bewusst für die Lösung der LPW Reinigungssysteme GmbH und der Hösel GmbH entschieden. Wie Gölz erklärt, kann durch den frei programmierbaren Schlitten die Anlage sehr flexibel eingesetzt werden, ohne dabei an eine feste Abfolge gebunden zu sein. Die Entscheidung für das Shuttlesystem fiel Benseler nicht schwer, da es bei künftigen Kapazitätsengpässen problemlos erweitert werden kann. Vorteile für Mitarbeiter und Umwelt Für das Unternehmen ist es ein wichtiges Anliegen, den Mitarbeitern die bestmöglichen Arbeitsbedingungen zu bieten. Nicht alleine die Tatsache, dass in der neuen Anlage ein deutlich geruchsärmeres Öl zum Einsatz kommt, auch die geschlossenen Kammern schirmen die Anlagenbediener vor schädlichen Ausdünstungen ab, beschreibt Gölz. Darüber hinaus vereinfachen Hubund Senkstationen das Bestücken und Entladen der Reinigungskörbe. Die Benseler-Firmengruppe mit verschiedenen Standorten in Deutschland ist kompetenter Dienstleister und Partner für technisch anspruchsvolle Lösungen im Bereich der Beschichtung, Oberflächenveredelung, Entgratung und Formgebung von Serienteilen. Sie besteht aus den drei Geschäftsbereichen Organische Beschichtungen, Zinklamellensysteme und Entgratungen. Das Unternehmen entwickelt seine Kernprozesse stetig weiter, ergänzt sie um vor- und nachgelagerte Prozesse und pflegt Systempartnerschaften mit seinen Kunden. Benseler versteht daher die Bedürfnisse des Marktes und kann Lösungen mit Mehrwert anbieten. Acht Standorte in Deutschland stellen auch die räumliche Nähe zum Kunden sicher. Die Firmengruppe erzielte im Geschäftsjahr 2011 einen Umsatz von rund 119 Millionen Euro. Derzeit sind etwa 930 Mitarbeiter beschäftigt. Nachhaltigkeit und soziales Engagement prägen neben technischer Expertise das Handeln der Firmengruppe, die 2011 ihren 50. Geburtstag feierte. Und auch die Umwelt profitiert von der neuen Anlage. Durch den Vakuumprozess landet nur so viel Öl auf der Teileoberfläche wie nötig. Damit werden erhebliche Mengen des Rohstoffs eingespart und auch der ph-neutrale Reiniger schont die Umwelt. Außerdem trägt die neue Anlage zur Energieersparnis bei: Verunreinigte Bäder, die keine weitere Verwendung mehr haben, werden verdampft und die dabei entstehende Wärme wird zum Beheizen der Bäder eingesetzt. TERMINE zu interessanten und wichtigen Veranstaltungen finden Sie auf unserer Webseite: Umfassend und immer auf dem neuesten Stand! WOMag 13

16 WERKSTOFFE Abblasen und Trocknen aus einem Guss Innovativer Einsatz Feintool AG und Harter GmbH zeigen Vielfältigkeit der Kondensationstrocknung Die Feinschneidtechnik schneidet Metallteile präzisionsgenau in die gewünschte Form. Prozessbedingt sind die Metallteile nach dem Schneiden mit einer Ölschicht überzogen. Zwangsläufig müssen die Waren deshalb gewaschen, gereinigt und anschließend getrocknet werden, um für den nächsten Prozessabschnitt der Beschichtung vorbereitet zu werden. Im vorliegenden Fall war der Waschvorgang unzureichend und eine Reinigung umweltunverträglich. Der Betreiber machte sich auf die Suche nach einer grundlegend neuen Lösung: eine Anlage, die gleichzeitig das Öl entfernen und trocknen kann. Die Herausforderung Das Schweizer Unternehmen Feintool mit Sitz in Lyss ist ein Technologieunternehmen mit globaler Ausrichtung für Feinschneidanlagen, Feinschneid- und Umformkomponenten sowie Automatisierungstechnik. Es ist ein Teil von Feintools Unternehmensphilosophie, für ihre Kunden nachhaltige Wettbewerbsvorteile zu schaffen. Nicht zuletzt aus diesem Grund strebt das weltweit operierende Unternehmen auch für sich selbst die besten Technologien beziehungsweise optimale Prozessabläufe an und hat sich deshalb mit einer alternativen Trocknungstechnologie auseinandergesetzt. Bei den geschnittenen Metallteilen von Feintool handelt es sich um Trägerplatten für Bremsbeläge. Der Bremsbelag wird nach dem Schneiden auf die Trägerplatte aufgebracht. Ist diese jedoch zu stark mit Öl überzogen, haftet der Belag nicht fest genug. Feintool war nicht länger bereit, diese unbefriedigende Situation hinzunehmen, und suchte nach einem anderen Weg aus dieser Problematik. Ein alternatives lösemittelhaltiges Airgenex -Trocknungsanlage Reinigungsverfahren war keine ideale Lösung, da für das schweizerische Unternehmen ökologische Prinzipien eine wichtige Rolle spielen. Die ersten Gespräche zwischen Feintool mit dem Unternehmen Harter aus Stiefenhofen im Allgäu zeigten die Möglichkeiten der Trocknungstechnologie, wodurch die Eckpfeiler für ein Pilotprojekt abgesteckt werden konnten. Das anvisierte Ziel war eine Anlage, die in Kombination abblasen und trocknen kann, so dass der nachfolgende Reinigungsvorgang überflüssig werden würde. Als erster Schritt sollte eine Testserie gestartet werden, um Parameter und Eigenschaften der Abblasung als auch der Trocknung näher definieren zu können. Dazu fertigte der Trocknungsanlagenbauer einen extra Versuchsaufbau an, da diese neue Situation im vorhandenen unternehmenseigenen Technikum so nicht simuliert werden konnte. Bei dem Großversuch wurden 150 Trägerplatten getestet, das heißt abgeblasen und getrocknet. Im Anschluss gingen die Platten zurück zu Feintool beziehungsweise zum eigentlichen Hersteller, der wiederum die getrockneten Platten einer Qualitätsprüfung unterzog. Es zeigte sich, dass die Voraussetzungen für das Aufbringen des Bremsbelags nun gegeben waren. Die Abblas- und Trocknungsversuche waren erfolgreich. Einer Investition stand nichts mehr im Wege. Die richtige Luftführung Harter realisierte bei Feintool eine vollautomatische kontinuierliche Abblas- und Trocknungsanlage. Die Trägerplatten verlassen wie bisher die Feinschneidanlage und werden über ein darunter liegendes Förderband in die Waschanlage transportiert. Nach dem abgeschlossenen Waschvorgang transportiert ein weiteres Förderband die Platten in die Trocknungsanlage. Die Trägerplatten werden dort von oben und unten abgeblasen und danach getrocknet. Harter entwickelte zum einen ein spezielles Förderband, das durch seine individuelle Geometrie für eine ideale Durchlüftung sorgt. Das Förderband mit einer Breite von 420 Millimetern durchläuft einen Tunnel von 4000 Millimetern Länge. Die Einlaufhöhe ist bis maximal 100 Millimeter einstellbar. Der Tunnel selbst ist in eine Abblas- und eine Trockenzone aufgeteilt. In der Abblaszone wird mit stark entfeuchteter Luft und einer großen Luftmenge das Öl-Wasser-Gemisch mechanisch von den Platten geblasen. Hierzu entwickelte Harter eine individuelle Luftführung, um eine schnelle und ideale Abblasung zu erzielen. In der nächsten Zone erfolgt der tatsächliche Trocknungsvorgang. Extrem trockene warme Luft und eine richtige Luftführung sorgen dafür, dass der bereits auf ein Minimum reduzierte feuchte Ölfilm auf den Trägerplatten tatsächlich getrocknet werden kann. Die Temperatur des Trocknungsvorgangs beträgt rund 70 C. Die Besonderheit dieses Projekts war die Kombination verschiedener Prozesse Abblasen und Trocknen sowie die Entwick- 14 WOMag

17 WERKSTOFFE lung der speziellen Luftführungen. Natürlich möchte die Luft den Weg des geringsten Widerstands gehen. Hier muss sie nun in ihre richtigen Bahnen geleitet werden, so dass sie auch tatsächlich über oder je nach Anwendung durch die zu trocknende Ware strömt und nicht daran vorbei. In der Technik der richtigen Luftführung steckt sehr viel Know-how. In manch kniffligem Fall kommt die Erfahrung aus über 20 Jahren voll zum Tragen, erklärt Reinhold Specht, Geschäftsführer und Mitinhaber von Harter. Extrem trockene Luft An den Abblas- und Trocknungstunnel ist ein so genanntes Airgenex -Entfeuchtungsmodul angeschlossen. Dieses Aggregat sorgt für das richtige Klima sowohl in der Abblas- als auch in der Trockenzone. Es versorgt diese mit der extrem trockenen Luft, die für den Erfolg des Prozesses verantwortlich ist. Diese Kondensationstrocknung von Harter auf Basis einer Wärmepumpe ist ein Verfahren, das Feststoffe aller Art bei niedrigen Temperaturen zwischen 20 C und 90 C, je nach Anwendung, trocknen kann. Dabei strömt extrem trockene und damit ungesättigte Luft über das Trocknungsgut und nimmt die Feuchtigkeit auf. Der anschließende Entfeuchtungsprozess entzieht der Luft die gespeicherte Feuchte wieder. Die Feuchtigkeit wird auskondensiert und verlässt als Kondensat die Anlage. Anschließend wird die abgekühlte Luft wieder erwärmt und weitergeleitet. Der Kreislauf ist durch diegeschlossen. Der Trocknungszyklus ist dadurch nahezu emissionsfrei. Es ist völlig unerheblich, ob es sich hierbei um eine Trocknung im Batchbetrieb oder um ein kontinuierliches Verfahren handelt. Das Trocknungssystem ist mit Schüttgut-, Trommel und Gestelltrocknern ebenso kombinierbar wie mit Band- oder Kammertrocknern. Auch das Material der zu trocknenden Produkte spielt keine Rolle. Nach der Trocknung fällt die Ware vom Band in einen Container und geht zurück an den Hersteller. Der Prozess ist damit beendet. Prozesssicherheit und Energieeinsparung Die Kondensationstrocknung auf Wärmepumpenbasis weist eine Vielzahl an Vorteilen für den Betreiber auf, wie die Anwendung bei der Feintool AG erneut unter Beweis stellen konnte. Zeiteinsparungen erhöhen die Wirtschaftlichkeit einer Anlagentechnik. Die Wärmerückgewinnung im geschlossenen System senkt Betriebskosten. Die geringen Anschlusswerte der Entfeuchtungsaggregate führen zu weiteren Kosteneinsparungen. Die variable Temperatureinstellung bei der Trocknung verhindert eine unerwünschte Produkterhitzung beziehungweise Produktschädigung. Flecken und Rückstände auf den Oberflächen sowie unnötiger Ausschuss werden vermieden. Die Trocknung im geschlossenen System macht Prozesse von den Jahreszeiten und damit unterschiedlichen Klimaverhältnissen in den Fertigungshallen unabhängig. Wettereinflüsse werden somit nahezu ferngehalten. Der Energieeinsatz, der bei der Kondensationstrocknung an sich bereits niedrig ist, wird durch den energielosen Einsatz eines intelligent integrierten Wärmerohrs noch zusätzlich optimiert. Die Energieeinsparungen liegen in der Regel zwischen 50 und 75 Prozent. Verständlicherweise hängen die Werte stark davon ab, welche Technologie der Betreiber vorher im Einsatz hatte und mit welcher Energieart diese betrieben wurde. Die Einsparungen an CO 2 -Emissionen liegen durch den sparsamen elektrischen Betrieb im vergleichbaren Bereich. Diese Entwicklung aus dem Hause Harter sorgt für höchste Effizienz beim Trocknungsvorgang. Mit der Wärmepumpentechnik wird ein ökonomisch sowie ökologisch sinnvoller Kreislauf geschlossen. Harter Oberflächen- und Umwelttechnik GmbH, Harbatshofen 50, D Stiefenhofen; reinhold.specht@harter-gmbh.de Feintool Teile & Komponenten AG Lyss, Industriering 53, CH-3250 Lyss; vonballmoos@feintool.com Die saubere Lösung Individuell regelbarer Betrieb Bei Feintool wurde das Airgenex -Aggregat aus Platzgründen auf dem Tunnel platziert. Seine Anschlussleistung beträgt 6 kw. Der Tunnel ist sowohl mit zwei Umluftventilatoren, die eine Anschlussleistung von je 1,2 kw haben, als auch mit zwei Blasventilatoren mit jeweils 7,5 kw ausgestattet. Die Fördergeschwindigkeit des Bandes lässt sich je nach Plattengröße stufenlos einstellen. Ebenso sind die Abblasstärke, das heißt die Luftgeschwindigkeit sowie die Trocknungstemperatur stufenlos regelbar. Vollautomatische Filtration Wirtschaftlich - Sicher - Konsequent Filtration saurer und alkalischer Medien Kein Filterwechsel Dauerhaft saubere Prozesslösung Niedrige Betriebskosten VENTAIX GmbH Telefon:

18 OBERFLÄCHEN Oberflächentechnik für Rapid-Prototyping-Bauteile Oberflächentechnik für die generative Fertigung Von Dr. Jens Bohnet, RP-Plating GmbH, Stuttgart Teil 1 Die Rapid-Prototyping-Technologie erlaubt es, beispielsweise Bauteile mit Unterstützung von Lasern aus Kunststoff oder Keramik auf Basis von CAD-Daten ohne mechanische Umformung oder Bearbeitung herzustellen. Die Eigenschaften eines solchen Bauteils werden durch eine harte, elektrisch leitfähige, glänzende oder haptisch ansprechende Oberfläche verändert, beispielsweise durch eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht. Im ersten Schritt muss eine Metallschicht als Haftvermittler und Leitschicht aufgebracht werden. Diese wird mit gängigen Verfahren galvanisch verstärkt und führt zu gebrauchsfähigen Prototypen. Surface Technology for Rapid-Prototyping Components Surface Technology in Prototype Manufacture Rapid prototyping makes it possible, typically using lasers, to produce components made of plastics or ceramics, starting from a CAD file, with no mechanical deformation processes involved. The properties of such components can be modified by application of a hard, electrically conductive, shiny or otherwise visually attractive surface, for example by application of an electroplated metal finish. As a first step, a metal layer must be deposited as adhesion promoter and to render the surface electrically conducting. This is then built up using conventional methods, leading to a fully functional prototype. Durch Rapid-Prototyping(RP)-Verfahren können schon heute im Maschinen- und Anlagenbau komplexe Bauteile in kleinen Stückzahlen zu attraktiven Kosten hergestellt werden. So ist es in vielen Fällen interessant, einzelne Bauteile oder Anlagenkomponenten wie Halterungen, Verkleidungen, Aufnahmen oder Ähnliches durch Rapid- Prototyping-Verfahren herzustellen. Bei diesen Verfahren hat die geometrische Komplexität auch in sehr kleiner Stückzahl keinen Einfluss auf den Preis. So lassen sich beispielsweise Bauteile, die sonst nur durch Gussverfahren erzeugt werden, durch Rapid-Prototyping herstellen. Aufgrund der enormen Freiheiten bei der Gestaltung der Geometrie ist es auch möglich, in ein einzelnes Bauteil unterschiedliche Funktionen zu integrieren, die bei der Fertigung mittels konventioneller Technik nur durch den Zusammenbau unterschiedlicher Komponenten möglich ist. So können bei der Herstellung eines Bauteils mittels Rapid-Prototyping bereits Luftleitungen in die Bauteile mit integriert werden, ein nachträgliches Anbringen von Schläuchen entfällt. Eine weitere Möglichkeit ist der Einbau von Clips und Halterungen in das Bauteil. Diese Maßnahmen ermöglichen eine einfache Montage von Kabeln oder anderen Anbauteilen. Verfahren der Oberflächentechnik erweitern und vergrößern den Einsatzbereich von lasergesinterten (SLS) und durch andere Rapid-Prototyping-Verfahren erzeugte Werkstücke beträchtlich. Rapid-Prototyping-Bauteile haben durch ihren schichtweisen Aufbau aus einem pulverförmigen Mit dem entwickelten, hier vorgestellten Verfahren wurde 2010 die RP-Plating GmbH mit Unterstützung des Fraunhofer-IPA gegründet. Die RP-Plating GmbH bietet Oberflächentechnik und Verfahren, die auf die Bearbeitung von Rapid-Prototyping und schwer beschichtbare polymere Oberflächen zugeschnitten sind. Dazu zählt die metallische Beschichtung generativ gefertigter Bauteile, um deren optische, elektrische und mechanische Eigenschaften zu verbessern. Näheres unter: Grundmaterial oder einem Fotopolymer eine raue und teils stufige Oberfläche im Vergleich zu zerspanten oder spritzgegossenen Polyamidbauteilen. Diese raue Oberfläche wirkt sich auf das optische Erscheinungsbild der Rapid-Prototyping-Bauteile negativ aus. Des Weiteren erreichen die aktuell zur Verfügung stehenden Werkstoffe häufig nicht die Festigkeiten und die thermische Beständigkeit von konventionell gefertigten Bauteilen. Wenn Rapid-Prototyping-Bauteile im Bereich hygienisch sensibler Anwendungen eingesetzt werden sollen, stellt sich die Frage, wie die verwendeten Kunststoffe gereinigt werden können und ob gängige Hygienestandards auch mit generativ gefertigten Bauteilen erreicht werden können. In allen diesen Bereichen kann die Oberflächentechnik einen wertvollen Beitrag leisten und das Einsatzspektrum von generativ gefertigten Bauteilen erweitern. Im vorliegenden Artikel sollen die folgenden Themen im Hinblick auf ihren Nutzen in Kombination mit Rapid-Prototyping-Bauteilen aufgezeigt werden: Oberflächentechnik für RP im Allgemeinen Optisches Erscheinungsbild und Potenzial durch Rapid-Prototyping Thermischer Schutz mittels metallischer Schichten Leicht zu reinigende Schichten auf lasergesinterten Bauteilen Mechanische Stabilität von generativ gefertigten Bauteilen Tab. 1: Anforderungen an Oberflächen Funktionell Korrosionsbeständigkeit Verschleißbeständigkeit Gleiteigenschaften Rauheit Härte Festigkeit Dichte Leitfähigkeit Dekorativ Farbe Glanz Deckvermögen Rauheit Einebnung 16 WOMag

19 OBERFLÄCHEN 1 Oberflächentechnik für Rapid-Prototyping 1.1 Anforderungen an Oberflächen Anforderungen an Oberflächen lassen sich im Allgemeinen in funktionelle und dekorative Anforderungen unterteilen (Tab. 1). Oft werden an ein generativ erzeugtes Werkstück kombinierte Anforderungen gestellt, wie beispielsweise Korrosionsschutz und Glanz oder Verschleißbeständigkeit und Leitfähigkeit. Die daraus resultierenden verschiedenartigen Anforderungsprofile verlangen häufig eine Kombination der verschiedenen Verfahren aus der Oberflächentechnik [1, 2]. 1.2 Verfahren zur Veränderung der Eigenschaften von Oberflächen Die Oberflächentechnologie umfasst Verfahren der Oberflächenbehandlung sowie Verfahren der Oberflächenbeschichtung (Tab. 2). In der Regel werden Verfahren kombiniert, um die geforderten Eigenschaften (Eigenschaftsprofile) zu erreichen. So gehen der Beschichtung von Rapid-Prototyping-Bauteilen in der Regel ein angepasstes Reinigungsverfahren und/oder ein Verfahren zur gezielten Veränderung der Oberflächeneigenschaften voraus. 1.3 Lösungsansätze zur Beschichtung von Rapid-Prototyping-Bauteilen Die Verfahren zur Beschichtung können schematisch in drei Grundverfahren eingeteilt werden (Abb. 1). Neben den Verfahren der Beschichtung von SLS-Bauteilen kommen auch Verfahren zur Vorbehandlung und zur gezielten Eigenschaftsveränderung der Oberflächen zum Einsatz Oberflächenvorbehandlung Viele Funktionsbauteile werden heute mittels Rapid-Prototyping gefertigt. Den Vorteilen wie geringe Kosten bei komplexen Werkstücken und Einzelteilen stehen aber auch gewisse Nachteile gegenüber. Dies gilt insbesondere für die Oberflächeneigenschaften solcher Werkstücke. So genügen diese oft nicht den dekorativen Anforderungen oder sind einem Verschleiß durch Reibung und Gebrauch nicht dauerhaft gewachsen. Diese Nachteile können durch eine metallische Beschichtung der Bau teile ausgeglichen werden. Der Haftungsverbund zwischen metallischer Beschichtung und Kunststoffsubstrat ist bei unbehandelten Bauteilen jedoch oft ungenügend. Dies liegt an den unterschiedlichen thermischen Abb. 1: Einteilung und Kombination von Beschichtungsverfahren Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Kunststoff sowie an den anhaftenden Verunreinigungen auf der Bauteiloberfläche. Eine erste Reinigung findet in der Regel nasschemisch in einem Ultraschallbad statt. Hier kommen verschiedene wässrige und nichtwässrige Reiniger zum Einsatz. Weber Ultrasonics Group Ultraschalllösungen für alle Anwendungen )) In einem zweiten Prozessschritt findet in einem Niederdruckplasma eine Feinstreinigung und Oberflächenmodifizierung statt. Dabei kommen Prozessgase wie Argon, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Luft zur Anwendung. Um die gewünschten Effekte an der Oberfläche zu erzielen, müssen die Parameter Gas, Art, Prozessdruck, Ätzzeit und Anregungsfrequenz an das vorzubehandelnde Rapid-Proto typing-bauteil angepasst sein [3] Beschichtung aus der Gas- oder Dampfphase Zur Beschichtung von Rapid-Prototyping- Bauteilen aus der Gas- oder Dampfphase steht eine Reihe verschiedener Prozesse und Anlagentypen zur Verfügung. Generell kann aber zwischen Chemical Vapour Deposition (CVD) und Physical Vapour Deposition (PVD) Lesen Sie weiter als Abonnent unter: Als ein weltweit führender Anbieter von Ultraschalltechnologie in den Bereichen Reinigen, Schweißen und Schneiden sowie bei Sonderanwendungen ist die Weber Ultrasonics Group mit ihren Produkten und Leistungen elementarer Bestandteil nahezu jeder Branche. Die Unternehmensgruppe ist mit ihren Tochtergesellschaften in mehr als 50 Ländern vertreten WOMag 17

20 OBERFLÄCHEN Marktsituation und Trends in der Strahlverfahrenstechnik Von Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann, Simon Motschmann und Martin Bilz, Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik Unter Strahlverfahren werden Technologien zur Werkstoffbearbeitung mit einem Arbeits- und einem Transportmedium verstanden. Zu den neueren Entwicklungen zählt das Strahlen mit Kohlenstoffdioxid in Form von Pellets oder Schnee. Bevorzugt wird die Technologie zur Reinigung von Oberflächen eingesetzt. Das Strahlen mit Wasser in Verbindung mit einem Arbeitsstoff eignet sich sowohl zum Reinigen als auch zum Schneiden von unterschiedlichen Werkstoffen, ohne dass der Werkstoff merklich belastet wird. Beide Verfahren finden bevorzugt im Automobil- und Maschinenbau Anwendung und bieten noch Erweiterungs- und Verbesserungspotenzial in Anlagen- und Anwendungstechnik. Die klassischen Strahlverfahren mit Luft als Transportmedium sind seit vielen Jahren ein Standardverfahren zur Oberflächenreinigung, zeichnen sich aber trotzdem durch eine steigende Nachfrage aus. The Present Market Situation and Technological Trends in Blasting Processes Blasting processes are generally understood to be those for mechanical treatment of a surface and the transport mechanisms associated with this. Among the more recent developments, can be mentioned blasting with carbon dioxide either in pellet form or as snow. The technology is very attractive for cleaning of surfaces. Water blasting in conjunction with a suspended solid abrasive material is now a proven process not only for surface cleaning but also for cutting of a wide range of materials, and doing so without stressing the work being cut. Both processes are widely used in the automotive and machine building industries, where they offer scope for improved performance in a wide range of applications. The classical approach using compressed air as a transport medium for blasting materials has long been established as an effective means of surface cleaning. In spite of this, there is growing interest in this technology. 1 Einleitung Produktionsprozesse sehen sich mit stetig steigenden Anforderungen konfrontiert. So muss ein modernes Fertigungsverfahren nicht nur individuelle und komplexe Bauteilgeometrien aus verschiedenen Werkstoffen beziehungsweise deren Kombinationen bearbeiten können, sondern sich auch durch einen hohen Automatisierungsgrad auszeichnen. Flexibel einsetzbare Strahlverfahren können diesen Erwartungen gerecht werden. Um die aktuelle Marktsituation zu erfassen, Entwicklungstrends zu erkennen sowie den Forschungsbedarf aufzuzeigen führte das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in den Jahren 2010 und 2011 Marktstudien zum Kohlenstoffdioxidstrahlen, Wasserstrahlschneiden und Strahlen mit konventionellen Medien durch. Die anonymen Online-Befragungen erstreckten sich über Deutschland sowie das deutschsprachige Europa und erzielten Rücklaufquoten von bis zu 38 Prozent. 2 Kohlenstoffdioxidstrahlen Für das Strahlen mit festem Kohlenstoffdioxid muss zunächst eine Unterscheidung zwischen dem Trockeneis- und dem CO 2 - Schneestrahlen vorgenommen werden. Beim Trockeneisstrahlen werden vorher produzierte Kohlenstoffdioxidpellets pneumatisch beschleunigt und auf die Oberfläche eines Strahlguts aufgebracht. In Folge der hohen kinetischen Energie sowie der induzierten Thermospannungen können dem Grundwerkstoff anhaftende Kontaminationen beziehungsweise Substrate entfernt werden. Diese Verfahrensvariante sowie die damit einhergehende Produktion und Bereitstellung des Strahlmittels nehmen mit 55 Prozent den größten Marktanteil ein. Das CO 2 -Schneestrahlen hingegen ist weniger stark verbreitet. Bei diesem Verfahren wird flüssiges Kohlenstoffdioxid in beziehungsweise nach der Strahldüse entspannt und die dabei entstehenden Schneepartikel mittels Druckluft auf ein Bauteil beschleunigt. Auf Grund der geringeren Partikelgröße und der damit verbundenen verringerten kinetischen Energie ist auch die Abrasivität bei dieser Variante reduziert, jedoch kann auf eine separate Strahlmittelherstellung sowie dessen zeitlich begrenzte Lagerfähigkeit verzichtet werden. Für beide Verfahren zählt die Automobilindustrie zum wichtigsten Absatzmarkt für die entsprechende Anlagentechnik. Aber auch Gießereien sowie die Kunststoffindustrie sind häufig vertreten, wie Abbildung 1 zeigt. Dabei agieren auf dem Markt vor allem kleine und mittelständische Unternehmen. Auf Grund der verfahrensspezifischen Unterschiede muss auch für die Entwicklungstrends eine Differenzierung vorgenommen werden. Die zunehmend kompaktere Bauweise von Trockeneisstrahlgeräten ermöglicht zukünftig eine Intensivierung des Vor-Ort-Services. Zudem gerät auch die Reinigung von Spezialmaschinen immer mehr in den Fokus. In diesem Zusammenhang wurde am Fraunhofer-IPK eine neuartige Düse entwickelt, welche die stoßempfindlichen Pellets mittels Druckluft schonend um 90 umlenkt. Dadurch können Hinterschneidungen mit gleichbleibend hoher Abrasivität gereinigt werden. Weitere Potentiale zeigt diese Technologie im Automotive-Bereich. Hier haben sich die Entfernung von Fetten oder Lacken von Oberflächen und das Reinigen von Schweißnähten bewährt. Zudem sind Anwendungen zum automatisierten Entgraten möglich. Für das CO 2 -Schneestrahlen werden ähnliche Anwendungsgebiete wie für das Trockeneisstrahlen prognostiziert. Darüber hinaus ist eine steigende Bedeutung in der Elektroin- Lesen Sie weiter als Abonnent unter: 18 WOMag

21 OBERFLÄCHEN Wässrige industrielle Teilereinigung Von Andreas Schaab, Zwingenberg Das Reinigen in der industriellen Fertigung findet zunehmend Aufmerksamkeit in der Produktionsplanung, da der Effekt der Wertschöpfung der Reinigung auch zwischen den einzelnen Fertigungsschritten erkannt wird. Die Zusammensetzung des wässrigen Reinigungs mediums aus Grundreiniger und Reinigungsverstärker richtet sich nach den zu entfernenden Verschmutzungen, nach dem zu behandelnden Werkstoff sowie nach dem Reinigungsverfahren. Die Reinigungswirkung wird zudem durch die Applikation Tauchen/Ultraschall, Spritzen und weitere Behandlungsparameter wie die Temperatur bestimmt. Dadurch lassen sich die Reinigungsqualität und Reinigungsdauer deutlich beeinflussen. Aqueous Industrial Parts Cleaning The role of cleaning in manufacturing is of growing importance, not least in production planning where its value-added significance, is increasingly appreciated, not least between individual process stages. The composition of an aqueous cleaner which includes basic cleaning agents and cleaning enhancement substances depends on various factors. These include the nature of the soil to be removed from the work, the material of construction of the component to be cleaned and lastly, the cleaning process itself. The actual cleaning process can be carried out by immersion, use of ultrasound, spraying with other parameters such as temperature also being considered. These parameters can significantly affect the quality of the cleaning operation and the time required for this. Aufgrund stetig steigender Anforderungen an die Sauberkeit von Oberflächen wird in vielen Bereichen der Industrie der Bauteilreinigung eine immer höhere Bedeutung beigemessen. Auch wenn der Prozessschritt Reinigung oft nicht als Teil der Wertschöpfungskette betrachtet wird, ist doch die Güte der nachfolgenden Bearbeitungsschritte sehr oft maßgeblich dadurch beeinflusst. 1 Herausforderungen Aufgabe der Reinigung beziehungweise Vorbehandlung ist die Erzielung einer konstant hohen Produktqualität und die Vermeidung von Reklamationen aufgrund unzureichender Reinigungsergebnisse. Selbstverständlich muss dabei stets die Wirtschaftlichkeit des Prozesses berücksichtigt werden. Das zu behandelnde Materialspektrum umfasst Stähle, Edelstähle und Eisenwerkstoffe, aber auch Aluminium, Buntmetalle (Messing, Kupfer, Bronze), Kunststoffe, Glas und keramische Werkstoffe sowie Verbundwerkstoffe aller vorher genannten Materialien. Die zu entfernenden Kontaminationen werden grob in organische, anorganische und partikuläre Verunreinigungen unterteilt. Zu den organischen Verunreinigungen zählen Öle, Fette und Emulsionen. Anorganische Verunreinigungen können Oxide (Rost) und Salze sein. Partikuläre Verunreinigungen sind in erster Linie Späne, Festkörper aus Schleif- und Polierpasten, aber auch Fasern und Staubpartikel. Ein Großteil der Kontaminationen entsteht bei der Fertigung und der mechanischen Bearbeitung der Bauteile und der dabei verwendeten Öle und Emulsionen, welche nach der Bearbeitung auf der Oberfläche zurückbleiben. Auch beim Handling, Prüfen, der Montage, Lagerung und dem Transport können Kontaminationen auftreten. Von Seiten der Konstruktion sollte bereits bei der Entwicklung der Bauteile berücksichtigt werden, ob komplexe Geometrien wie Hinterschneidungen, Sacklochbohrungen und ähnliches gegebenenfalls vermeidbar sind und somit für den Reinigungsprozess kritische Bereiche verhindert werden können (Abb. 1). Um ein optimales Reinigungsergebnis zu erzielen, müssen das Reinigungsverfahren, Hochleistungs-Ultraschall Intensiv-Reinigung für Industrie Service Wartung The Ultrasound Company WOMag 19

22 OBERFLÄCHEN Abb. 1: Einflüsse aus dem Fertigungsprozess auf die Reinheit von Bauteilen die Arbeitstemperatur, die Behandlungszeit und die Reinigungschemie optimal aufeinander angepasst werden. Speziell bei bestehenden Reinigungsanlagen verbleibt oft nur das Reinigungsmedium als letzter frei wählbarer Parameter. 2 Aufbau von Reinigungsmedien Wässrige Reinigungssysteme haben in der Regel einen einheitlichen Aufbau: Sie bestehen aus einer Builder- (Grundreiniger) und einer Tensidkomponente (Reinigungsverstärker). Zu den gebräuchlichsten anorganischen Buildern zählen Kalium- und Natriumhydroxid, Phosphate, Borate und Silikate. Als organische Builder, welche hauptsächlich in salzfreien Produkten verwendet werden, finden zum Beispiel Amine und Fettsäureaddukte ihre Anwendung. Als Reinigungsverstärker werden vorwiegend nichtionische Tenside eingesetzt. Anionische Tenside werden als Emulgatoren und für emulgierend eingestellte Tauchtenside verwendet. Vertreter der Klasse der kationischen Tenside kommen zum Beispiel als Demulgatoren zum Einsatz. Die Anwendung der Produktkonzentrate erfolgt in wässriger Verdünnung (je nach Additiv zwischen 0,1 % bis 10 %) und die Reinigungswirkung beruht auf chemischen und physikalischen Effekten wie Emulgieren und Demulgieren von Ölen und Fetten, Verseifen von pflanzlichen und tierischen Ölen und Fetten und Dispergieren von Partikelverunreinigungen. Erst durch das Zusammenwirken von Builder- und Tensidkomponente ist ein optimales Reinigungsergebnis bei kurzer Behandlungszeit erzielbar (Builder- Abb. 2: Wirkungsweise von Bestandteilen des Reinigungsmediums auf Verunreinigungen Tensid-Synergismus). Tenside diffundieren aus der wässrigen Phase in die Öl-Wasser- Grenzschicht und schieben durch den von ihnen ausgehenden Spreitungsdruck die mehr oder weniger gleichmäßige Ölschicht zusammen bis Tropfen entstehen, die nur noch lose an der Oberfläche haften und leicht abgeschwemmt werden können. Im Öl gelöste und dispergierte Verunreinigungen werden mit den abrollenden Öltröpfchen ebenfalls entfernt (Abb. 2). Im Folgeschritt werden die verbliebene, dünne Ölschicht durch eine Verdrängungsreaktion von Tensiden und Buildersubstanzen entfernt und Pigmente dispergiert. Die durch Adsorptions-Desorptions-Mechanismen bestimmten, bis zur Einstellung des Gleichgewichtszustands langsam verlaufenden Vorgänge, werden durch den Einsatz anorganischer Buildersubstanzen stark beschleunigt. Als Ergebnis der beiden Reinigungsschritte liegt nun eine hydrophile Metalloberfläche vor, die durch weitere Inhaltsstoffe des Reinigers aktiviert beziehungsweise passiviert werden kann. Emulgierende Reiniger zeichnen sich durch ein hohes Ölaufnahmevermögen aus und kommen bei Anlagen ohne Ölabscheider zur Anwendung, häufig zum Beispiel als Abkochentfettung in galvanischen Vorbehandlungen. Allerdings weisen diese Systeme geringere Standzeiten im Vergleich zu demulgierenden Systemen auf. Bei demulgierenden Systemen schwimmen die von der Oberfläche entfernten Öle an der Oberfläche des Reinigungsmediums auf und können mit geeigneten Pflegemaßnahmen leicht entfernt werden. Dadurch bleibt der Ölgehalt in der Reinigungslösung konstant niedrig, die Reinigungsleistung der Lösung konstant hoch und ermöglicht so eine deutlich längere Standzeit (Abb. 3). Einkomponentensysteme, also Produkte, welche sowohl Builder- als auch Tensidkomponenten in einem einzigen Konzentrat beinhalten, sind hinsichtlich der Nachdosierung recht einfach im Handling. Wird aber eine der beiden Komponenten schneller verbraucht als die andere, ein Effekt der beispielsweise häufig bei hohem Öleintrag auftritt, ist es mit einem Einkomponentensystem nicht mehr möglich, Builder und Tensid jeweils optimal einzustellen. Abhilfe schafft die Verwendung von so genannten Zweikomponentensystemen, bei denen Builder und Tensid als zwei separate Addi- Abb. 3: Wirkung des demulgierenden (obere Bildreihe) und emulgierenden (untere Bildreihe) Systems, gezeigt an Testöl auf einer Glasplatte und in einem Reinigungssystem bei 60 C Lesen Sie weiter als Abonnent unter: 20 WOMag

23 Innovative Dampfreinigungstechnologie eröffnet neue Perspektiven in der industriellen Teilereinigung OBERFLÄCHEN Mit EcoCSteam hat Dürr Ecoclean eine neue umweltverträgliche Reinigungstechnologie entwickelt, die partikuläre und filmische Verunreinigungen ohne Chemikalien von Bauteilen und Oberflächen aus unterschiedlichsten Werkstoffen prozesssicher entfernt. Die Wirkung des innovativen Dampfreinigungverfahrens basiert auf gesättigtem Dampf und einem auf Hochgeschwindigkeit beschleunigten Luftstrom. Neben ihren ökologischen Vorteilen überzeugt die einfach automatisierbare EcoCSteam-Technologie unter wirtschaftlichen und qualitativen Aspekten. Im Vergleich zu konventionellen Kesselsystemen gewährleistet die Dampferzeugung im Durchlauf, dass der Dampf in gleichbleibender Menge und Qualität sowie mit konstanten Eigenschaften für die Reinigung zur Verfügung steht Die Reinigung von großen und schweren Werkstücken wie Getriebe von Windkraftanlagen, Motorblöcke und Drehgestelle von Schienenfahrzeugen sowie von Bootsund Schiffsmotoren, machte bisher extrem große und teure Reinigungsanlagen erforderlich. Bei diesen Anwendungen eröffnet EcoCSteam neue Perspektiven für eine qualitativ hochwertige und kosteneffiziente Reinigung. Optimale Ergebnisse liefert das Verfahren auch bei der Reinigung mechanischer Komponenten, beispielsweise Zylinderköpfe, Gehäuse- und Stanzteile. Weitere Einsatzbereiche sind die Reinigung von Behältern, Verbundteilen und Profilen sowie von Metall- und Kunststoffkomponenten vor dem Lackieren beziehungsweise Beschichten. Dabei wird im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine höhere Reinigungsqualität in kürzerer Taktzeit erzielt. Dies haben verschiedene Anwendungen, unter anderem in der Fahrzeugindustrie, ergeben. Die gute Reinigungswirkung basiert auf dem Zusammenspiel des gesättigten Dampfs mit einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom Wie in allen Bereichen der Fertigung geht es auch bei der industriellen Teile- und Oberflächenreinigung verstärkt darum, Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit und Qualität zu optimieren. Diese Bestrebungen unterstützt die innovative EcoCSteam-Technologie der Dürr Ecoclean GmbH. Das neue Dampfreinigungsverfahren ermöglicht die schnelle und prozesssichere Entfernung teilchenförmiger und filmischer Verunreinigungen wie Öle, Fette, Emulsionen, Trennmittel, Späne, Partikel, Staub und Fingerabdrücke von beliebigen Materialien und das vollständig ohne chemische Reinigungsmedien. Ein weiterer Vorteil der umweltschonenden Technologie ist ihre einfache Automatisierbarkeit und damit die problemlose Integration in Fertigungslinien. Eine Lösung für viele Anwendungen Die Dürr Ecoclean-Gruppe ist einer der führenden Anbieter von Lösungen für die industrielle Reinigung, Automatisierung und Filtration. Die Unternehmensgruppe beliefert die Fahrzeugindustrie, deren Zulieferer sowie den allgemeinen Markt rund um den Globus mit innovativen Standardanlagen, maßgeschneiderten Systemlösungen und Dienstleistungen. Dürr Ecoclean ist Mitglied des Dürr-Konzerns und verfügt weltweit über zehn Standorte in acht Ländern mit rund 1000 Mitarbeitern. Dürr ist ein Maschinen- und Anlagenbaukonzern, der in seinen Tätigkeitsfeldern führende Positionen im Weltmarkt einnimmt. Gut 80 Prozent des Umsatzes werden im Geschäft mit der Automobilindustrie erzielt. Darüber hinaus beliefert Dürr die Flugzeugindustrie, den Maschinenbau sowie die Chemie- und Pharmaindustrie mit innovativer Produktionsund Umwelttechnik. Die Dürr-Gruppe agiert mit vier Unternehmensbereichen am Markt: Paint and Assembly Systems plant und baut Lackierereien und Endmontagewerke für die Automobilindustrie. Application Technology sorgt mit ihren Robotertechnologien für den automatischen Lackauftrag. Maschinen und Systeme von Measuring and Process Systems kommen unter anderem im Motoren- und Getriebebau und in der Fahrzeugendmontage zum Einsatz. Der vierte Unternehmensbereich Clean Technology Systems beschäftigt sich mit Verfahren zur Verbesserung der Energieeffizienz und der Abluftreinigung. Weltweit verfügt Dürr über 51 Standorte in 23 Ländern und beschäftigt rund 7700 Mitarbeiter. Dürr erzielte im Geschäftsjahr 2012 einen Umsatz in Höhe von 2,4 Milliarden Euro WOMag 21

24 OBERFLÄCHEN Prozesssicherheit und Reinigungswirkung Wesentlich für die Effektivität des EcoCSteam-Verfahrens ist die neue Art der Dampferzeugung, die Dürr Ecoclean in Zusammenarbeit mit Experten aus diesem Bereich entwickelt hat. Sie erfolgt nach dem Prinzip der Durchflusswassererwärmung. Das Wasser durchläuft unter Druck ein mit Heizspiralen ausgestattetes Rohrsystem und wird dabei je nach Reinigungsaufgabe auf eine Temperatur zwischen 135 C und 280 C erwärmt. Die Umwandlung zu Dampf erfolgt, bevor das Wasser aus dem Rohr zur Reinigungsdüse gepumpt wird. Gegenüber konventionellen Kesselsystemen gewährleistet die Dampferzeugung im Durchlauf, dass der Dampf in gleichbleibender Menge und Qualität sowie mit konstanten Eigenschaften für die Reinigung zur Verfügung steht. Der Wasser- und Dampfdurchsatz sowie die Heizleistung lassen sich über die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) des EcoCSteam-Systems exakt auf die Reinigungsaufgabe abstim- men und werden von der SPS permanent überwacht und angepasst. Die gute Reinigungswirkung basiert auf dem Zusammenspiel des gesättigten Dampfs mit einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom. Beim Austreten des Dampfstrahls aus der Düse wird dieser rundum durch erwärmte und auf Hochgeschwindigkeit beschleunigte Luft gebündelt und fokussiert auf die zu reinigende Oberfläche geleitet. Dabei verhindern die hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft und die Eigenschaften des Dampfs eine Vermischung der beiden Medien. Für ein optimales Reinigungsergebnis lässt sich der im Dampf enthaltene Flüssigkeitsanteil exakt auf die jeweilige Reinigungsaufgabe beziehungsweise die Verschmutzung abstimmen. So kommt beispielsweise zur Abreinigung von Öl Nassdampf zum Einsatz, der die Viskosität des Öls so verändert, dass es sich in feinste Tröpfchen zerstäubt. Diese werden dann gemeinsam mit teilchenförmigen Verschmutzungen vom Luftstrom von der zu reinigenden Bauteiloberfläche abgeblasen. Die Trocknung erfolgt ebenfalls durch den Hochgeschwindigkeitsluftstrom. Schnelle und wirtschaftliche Reinigungsprozesse Die Reinigung mit EcoCSteam erfolgt üblicherweise in ein bis zwei Prozessschritten. Dies ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen Systemen kürzere Reinigungszyklen, aus denen eine verbesserte Produktivität resultiert. Das platzsparende Dampfreinigungsverfahren bietet auch wirtschaftliche Vorteile. Einerseits sind deutlich geringere Investitionen erforderlich. Andererseits ergeben sich bei den Betriebskosten Einsparungen, da weder chemische Reinigungsmittel noch eine Badaufbereitung mit Filtration erforderlich ist. Hohe Wartungsfreundlichkeit und Verfügbarkeit sind weitere Argumente, die für das EcoCSteam- System sprechen. Kohlenstoffdioxid vom Abfallstoff zum Wertstoff Nachwuchswissenschaftler des Leibniz-Instituts Katalyse e. V. (LIKAT Rostock) an der Universität Rostock erhalten zwei Millionen Euro, um die Nutzbarmachung des Klimakillers Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) als Rohstoff zu erkunden. In Kohlenstoffdioxid steckt Kohlenstoff (C), das Element, das das Grundgerüst organischer Moleküle bildet. Organische Moleküle wiederum sind die Grundbausteine vieler Gegenstände des Alltags, angefangen vom Treibstoff bis hin zu pharmazeutischen oder kosmetischen Produkten. Der überwiegende Teil dieser Verbindungen wird heutzutage aus fossilen Rohstoffquellen produziert und so für den alltäglichen Gebrauch bereitgestellt. Die Endlichkeit dieser Rohstoffe und die fast täglich steigenden Preise sind hinlänglich bekannt, und beispielsweise an den Zapfsäulen der Tankstellen ersichtlich. Die Erschließung alternativer Rohstoffquellen ist und bleibt somit ein hoch aktuelles Forschungsthema. Jährlich werden über 30 Milliarden Tonnen des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid überwiegend durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe als Abfallstoff ausgestoßen. Bekannt als Klimakiller und eng mit der Klimaerwärmung in Zusammenhang gebracht, ist das Kohlenstoffdioxid gleichzeitig aber auch ein interessanter Rohstoff. Es ist ungiftig, kostengünstig und in großen Mengen verfügbar. Die Natur macht es uns vor. Sie nutzt seit Jahrmillionen Kohlenstoffdioxid als Kohlenstoffquelle. In der Photosynthese wird aus Kohlenstoffdioxid und Wasser mit Hilfe der Sonnenenergie Biomasse aufgebaut, der Ursprung unserer heutigen fossilen Rohstoffe Kohle, Öl und Erdgas. Kohlenstoffdioxid ist ein äußerst stabiles Molekül und sehr reaktionsträge. Die Lösung zu einer effizienten und wirtschaftlichen Nutzung des Kohlenstoffdioxids liegt in der Entwicklung neuer Katalysatoren. Die Katalyse ein Phänomen der Natur abgeschaut ist die Wissenschaft von der Beschleunigung chemischer Reaktionen. Katalysatoren fügen zusammen, was sich ohne sie sehr langsam oder gar nicht verbinden würde. Im Idealfall tun sie dies ohne sich zu verbrauchen. Seit mehr als 60 Jahren wird am Leibniz-Institut für Katalyse in Rostock Katalyseforschung betrieben. Auch die Entwicklung neuer Katalysatoren für die stoffli- che Nutzbarmachung von Kohlenstoffdioxid als Kohlenstoffbaustein wird in verschieden Projekten von Forschern des LIKAT s bearbeitet. Insbesondere die Nachwuchsgruppe um Dr. Thomas Werner am LIKAT beschäftigt sich mit diesem Forschungsthema. Innerhalb der Fördermaßnahme Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von Kohlenstoffdioxid des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) entwickelt die Arbeitsgruppe Werner in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Bayer und Evonik, neue Katalysatorsysteme für die Nutzung von Kohlenstoffdioxid als Baustein in Polymeren und organischen Carbonaten. Während diese Polymere beispielsweise zu Schäumen für die Matratzenherstellung weiterverarbeitet werden können, finden organische Carbonate Anwendung in Lithium-Ionen-Batterien. Nach den kürzlich stattgefundenen positiven Evaluierungen der Projekte durch das BMBF, mit einem Gesamtfördervolumen von rund zwei Millionen Euro, können die Forschungsarbeiten für weitere zwei Jahre fortgeführt werden WOMag

25 OBERFLÄCHEN VOC-freie Reinigung von großen und komplexen Bauteilen Fertigungsbetriebe, deren Produktionsprogramm weitestgehend durch kleine Stückzahlen, unterschiedliche Geometrien (vom Fingerhut bis zum Großteil) sowie komplexe Bauteile geprägt ist, haben oft das Problem, die geeignete Reinigungstechnik für ihre unterschiedlichen Aufgaben zu finden. Waschmaschinen können gerade bei großen und komplexen Teilen eine hohe Investition bedeuten, Kaltreiniger und Lösemittel sollen möglichst komplett aus der Fertigung verschwinden und Hochdruckreiniger sind aufgrund ihrer Umgebungsanforderungen beziehungsweise der variierenden Bauteilgröße ungeeignet. Hier bietet die Firma ph-cleantec aus Fellbach eine geeignete Alternative, die nicht nur universell einsetzbar, sondern auch mobil ist sowie umwelt- und gesundheitszipiert wurde und ohne viel Wasser auskommt, keine Beschädigungen und auch keine Rückspritzeffekte verursacht. Außerdem verzichtet man auf den Einsatz von Lösungsmitteln oder Kaltreinigern, die sowohl gesundheitsschädigende Wirkungen haben, als auch die Umwelt belasten. Die Geräte sind mit einer stabilen Teilereinigungsebene mit dreiseitigem Spritzschutz und Gitterrost ausgestattet. Das darin anfallende Schmutzwasser wird gesammelt und über ein spezielles Sedimentationsverfahren gereinigt. Für große Teile kann das System auch mit einer stabilen Wanne kombiniert werden. Die Größe der Schwerlastwanne wird den jeweiligen Anforderungen angepasst und auch hier wird das Wasser über ein spezielles Filtrationssystem im Kreislauf betrieben. Mittels Wechselwerkzeuge erreicht man auch schwer zugängliche Geometrien, wie Sacklöcher, Hinterschnitte oder kann mit einer Edelstahlbürste auch eingebrannte Rückstände säubern. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Reinigung der eigenen Werkzeugmaschine und der Peripherie. Gegenüber sonstiger konventioneller Verfahren ist die ph-cleantec- Methode sehr schnell und effektiv. Auch an schwer zugänglichen Stellen ist eine Reini- gung problemlos möglich. Durch den niedrigen Druck werden weder die Sensorik noch Führungsbahnen oder sonstige sensible Maschinenteile beschädigt und der niedrige Wasserverbrauch bringt eine unwesentliche Verdünnung des Kühlschmiermittels. Bei Bedarf kann auch direkt mit Kühlschmiermittel gereinigt werden. schonend arbeitet. Das Verfahren basiert auf einer Kombination aus niedrigem Druck (3 bar bis 8 bar bzw. 14 bar) und heißem Wasser (95 C). Es lassen sich somit problemlos ölige/fettige Verschmutzungen ohne Einsatz von Chemikalien an Maschinen, Werkzeugen und Werkstücken entfernen. Darüber hinaus kann bei dickschichtigen Kontaminationen ein hochwirksamer, wasserlöslicher und umweltschonender Reinigungsbeschleuniger zudosiert werden, der bei Bedarf auch korrosionsschützende Wirkung hat. Das Handling der Technik geschieht ähnlich wie bei einem Hochdruckreiniger mittels Lanze beziehungsweise Sprühpistole. Der wesentliche Unterschied zum Hochdruck ist allerdings, dass die ph-cleantec-methode für Anwendungen in der Werkstatt kon WOMag 23

26 OBERFLÄCHEN Werkstückträger für die Plasmareinigung sichere Positionierung hochkomplexer Kleinteile Die Endreinigung komplizierter Baugruppen und Kleinteile erfolgt nicht nur in der optischen Industrie immer häufiger mit Plasmaverfahren. Wesentlich für ein optimales Ergebnis dabei ist, dass die Teile genau positioniert werden und gleichzeitig die Oberfläche des Reinigungsbehältnisses minimiert wird. Metallform Wächter konzipierte für rund 9 x 6 x 3 mm 3 große Endstoppteile Werkstückträger, die diese Anforderungen optimal erfüllen. Die zunehmende Miniaturisierung von Bauteilen stellt nicht nur an die Reinigung selbst, sondern auch an die Werkstückträger besondere Anforderungen. Denn einerseits müssen die Teile häufig definiert positioniert und sicher gehalten werden. Andererseits müssen sowohl die Anlagepunkte als auch die Oberflächen des Werkstückträgers sehr filigran sein, damit ein bedarfsgerechtes Ergebnis gewährleistet ist. Hohe Sicherheit durch abgestimmte Werkstückträger Ein Hersteller optischer Systeme reinigt sehr kleine, so genannte Endstoppteile vor der Montage in einem Plasmaprozess. Die Werkstücke sind zum Teil mit empfindlicher Elektronik ausgestattet, speziellen Oberflächen versehen oder stark magnetisch. Um die Teile im Plasma optimal zu positionieren, entwickelte die Metallform Wächter GmbH unterschiedliche, maßgeschneiderte Werkstückträger. Die Herausforderung bestand darin, die Miniteile sicher im Behältnis zu platzieren und zu fixieren dabei aber nur eine geringstmögliche Abschattung der Oberflächen durch den Werkstückträger zu verursachen. Die Konstrukteure von Metallform Wächter lösten diesen Spagat für ein nur 9 x 6 x 3 mm 3 großes Bauteil durch den Einsatz gelaserter Blechplatinen, die ineinander gesteckt werden. Durch das Ineinanderstecken entstehen Teileaufnahmen, in die diese Werkstücke genau positioniert eingesetzt und sicher gehalten werden. Um ein Herausfallen der Teile zu verhindern, wird der 150 x 150 mm 2 große Werkstückträger verdeckelt. Für die Reinigung der verschiedenen Komponenten einer Baugruppe entwickelte das Unternehmen eine so genannte Kommissionshorde. Dabei handelt es sich um einen Werkstückträger, in den unterschiedliche, teilespezifisch gestaltete Aufnahmen integriert sind. Sie ermöglichen die individuelle Fixierung der Werkstücke im Behältnis für die Reinigung und den Transport zur Montage und damit einen optimalen Schutz vor Beschädigung. Außerdem ist sicher gestellt, dass die Einzelteile ausschließlich an unkritischen Punkten an der Werkstückaufnahme aufliegen. Ein weiterer Vorteil besteht in der Übersichtlichkeit, durch die bereits beim Bestücken festgestellt werden kann, ob der Bausatz vollständig ist. Sorgfältig verarbeiteter Edelstahl Sowohl die Werkstückträger als auch die Kommissionshorde besteht aus rostfreiem Edelstahl mit elektropolierter Oberfläche. Das hochwertige Material gewährleistet eine lange Lebensdauer der Hordensysteme und schließt eine Verschmutzung vom Werkstückträger auf das Bauteil aus. Durch die sorgfältige Verarbeitung und stumpfe Verschweißung weisen die Reinigungsbehältnisse keine scharfen Kanten oder Ecken auf, die beim manuellen Bestücken Verletzungen verursachen könnten. Metallform Wächter GmbH Gewerbestraße 35, D Bretten Die nur 9 x 6 x 3 mm 3 großen Teile werden in den durch Ineinanderstecken von gelaserten Blechplatinen gebildeten Werkstückaufnahmen sicher für die Plasmareinigung gehalten In die Kommissionshorde sind teilespezifisch gestaltete Aufnahmen integriert. Dies ermöglicht die Reinigung aller Komponenten einer Baugruppe in einem Plasmaprozess 24 WOMag

27 Neue Kombischicht schützt vor Verschleiß und erzeugt Leichtlauf Coating Technology Worldwide Eine spezielle Beschichtung schützt Maschinenelemente vor Verschleiß. Interessant ist die Schicht vor allem dort, wo der Einsatz üblicher Schmiermittel in Verbindung mit Staubpartikeln zu Problemen führt. Das geschieht bei der Verarbeitung von pulverartigen Materialien wie Mehl oder Kosmetik und in der Holzindustrie. In der Holzindustrie schützt die AKS-Schicht Maschinenelemente vor Verschleiß und bewahrt beispielsweise Exzenterwellen vor dem Ausfall. Neben dem Verschleißschutz sorgt die Beschichtung für Leichtlauf der Bauteile. Auf den sich berührenden Bauteilflächen wird eine Hartmetallschicht aufgebracht. Diese Hartmetallschicht weist Mikrovertiefungen auf, die mit einer speziell entwickelten PTFE-Schicht aufgefüllt werden. Die Hartmetallschicht macht die Bauteile verschleißfest. Das PTFE erzeugt die Schmierwirkung und damit den Leichtlauf. Die Kombinationsschicht AKS ist zirka 15 Mikrometer dick. Sie wird mittels eines patentierten VMI-Verfahrens (Variable Material Implantation) aufgebracht, das auf dem Prinzip des Elektro-Impuls-Verfahrens basiert. Durch elektrische Entladung aus dem Schichtwerkstoff werden Hartstoffpartikel gelöst, die mit hoher Geschwindigkeit in die Oberfläche des Werkstücks diffundieren. Mittels Mikroverschweißung bildet der aufgetragene Hartstoff mit dem Grundwerkstoff einen sehr harten und verschleißfesten Materialverbund. Die Schicht löst sich nicht vom Untergrund und weist mikroskopische Vertiefungen auf, die je nach Beschichtungsparameter zwischen zwei und zehn Mikrometer groß sein können. Welle mit verschleißarmer Oberfläche und Schmierwirkung Mit diesem Verfahren sind alle metallischen Werkstoffe, wie Stahl, Edelstahl oder Titan, beschichtbar. Gängige Schichtmaterialien sind Wolframkarbid, Tantal und Titan. Die kontinuierliche Schmierwirkung zur Verhinderung des Trockenlaufs wird durch einen festen Schmierstoff, wie PTFE, erreicht, der über die Schichtvertiefungen eine mechanische Verbindung eingeht. Das Schichtsystem wird in drei Schritten aufgebracht. Zunächst wird die Oberfläche des zu beschichtenden Materials im Plasmafeld aktiviert. Danach erfolgt die Beschichtung mit Hartstoff, die dauerhaften Verschleißschutz bietet. Das PTFE-Material füllt im dritten Schritt die Mikrovertiefungen der Schicht und verleiht dem System die Dauerschmiereigenschaft. Die Vertiefungen der Hartstoffschicht verhindern das Abwandern des Schmiermittels. Das AKS-Schichtsystem kann überall dort eingesetzt werden, wo keine oder nur bedingte separate Schmierungen zulässig sind. Das ist beispielsweise im Reinraum, bei medizinischen Anwendungen oder bei lebensmittelverarbeitenden Maschinen der Fall. Auch in der Luft- und Raumfahrt, wo oft nur eine Einmalschmierung vorgesehen ist, eignet sich AKS. In der lebensmittelverarbeitenden Industrie wird die Schicht für Dichtsysteme in Maschinen eingesetzt. Hier kommen gleich mehrere Vorteile der Schicht zum Tragen. Die Schicht bietet Verschleißschutz für Wellen, Ringe und Buchsen aus Edelstahl als Gegenlauffläche der Simmeringe oder Dichtungen. Sie ist lebensmittelecht und dient auch als Unterstützung des im Lebensmittelbereich zugelassenen Fettschmierstoffs. Außerdem erfolgt kein Abplatzen der Schicht und die gute Wärmeleitfähigkeit unterstützt die Langlebigkeit von Dichtungen, da das Dichtsystem nicht überhitzt. ISOTEC Isfahani-Oberflächen-Technologie Ditzinger Straße 45, D Gerlingen Apticote Coating solutions for wear, corrosion, heat and friction problems worldwide Poeton are surface coating specialists in hard chrome, anodising, electroless nickel, polymers, plasma spraying and metal/polymer composites. We also offer design and R&D support to all major industrial sectors worldwide. For more information call (+44) or Poeton Industries Ltd, Eastern Avenue, Gloucester, GL4 3DN England Precision surface engineering excellence since 1898 AS9100, Rev C & ISO

28 OBERFLÄCHEN Komponenten für den optimalen Einsatz von Ultraschall Geht es um die Reinigung komplexer Werkstücke und kompletter Baugruppen, ist Ultraschall ein unverzichtbares Verfahren. Dabei erfordern gestiegene Sauberkeitsanforderungen und empfindlicher werdende Substrate eine immer genauere Verfahrensabstimmung. Mit den innovativen Ultraschallgeneratoren und -schwingern von Weber Ultrasonics lässt sich der Reinigungsprozess exakt an die Anforderungen anpassen. Dies gewährleistet eine ebenso effiziente wie schonende Entfernung partikulärer und filmischer Verschmutzungen. Mit der Ultraschallreinigung lassen sich definierte Sauberkeitswerte zuverlässig, reproduzierbar, schnell und materialschonend erfüllen. Und das unabhängig davon, ob teilchenförmige Verunreinigungen, wie Späne, Staub und Partikel, oder filmische Kontaminationen, beispielsweise Reste von Bearbeitungsemulsionen und -ölen, Trennmittel sowie Fingerabdrücke, zu entfernen sind. Seine reinigende Wirkung entfaltet Ultraschall in einem Flüssigkeitsbad, wobei der Einsatz von Chemie häufig reduziert und die Behandlungszeit deutlich verkürzt werden können. Die Ultraschallreinigung ist daher bei vielen Anwendungen in der Fahrzeug- und Zulieferindustrie, dem Maschinen- und Anlagenbau, der Armaturen- und Sanitärindustrie, Optik, Feinmechanik, Uhrenindustrie, Galvanik, Elektronik, Mikrotechnik, Photovoltaik, Halbleiterindustrie, Instandhaltung und Wartung sowie weiteren Branchen das bevorzugte Verfahren. Wirkweise von Ultraschall Die Reinigungswirkung basiert auf dem physikalischen Effekt der Kavitation. Durch einen Ultraschallgenerator werden elektrische Signale in einer bestimmten Frequenz erzeugt und über Stab- beziehungsweise Flächenschwinger als Schallwellen in die Flüssigkeit übertragen. Der Schalldruck ist durch ein Wechselspiel von Unter- und Überdruck gekennzeichnet. Durch die hohe Mit der Ultraschallreinigung lassen sich bei unzähligen Anwendungen in unterschiedlichsten Branchen hohe Sauberkeitsanforderungen effizient, umweltgerecht und reproduzierbar erfüllen Intensität bilden sich in den Unterdruckphasen mikroskopisch kleine Hohlräume. Diese Bläschen fallen in der anschließenden Überdruckphase in sich zusammen (implodieren) und erzeugen dabei Stoßwellen mit erheblichen Energiedichten. In der Flüssigkeit entstehen dadurch Mikroströmungen, die partikuläre und filmische Kontaminationen an den zu reinigenden Bauteilen geradezu absprengen und wegspülen. Dies funktioniert nicht nur bei glatten Oberflächen, sondern auch bei Werkstücken mit komplexer Geometrie, Sacklochbohrungen, Hinterschneidungen, Hohlräumen, Ritzen sowie Strukturen. Die Erzeugung der Schallwellen erfolgt durch einen Generator, der die normale Netzfrequenz von 50 Hz bis 60 Hz in hochfrequente Schwingungen umwandelt. Bei der Auslegung des Reinigungssystems ist die Ultraschallfrequenz ein wesentliches Kriterium. Generell gilt, je niedriger die Frequenz, desto höher die durch die Schallwellen freigesetzte Energie. Eine zu tiefe Frequenz kann daher bei empfindlichem Reinigungsgut zu Beschädigungen, eine zu hohe Frequenz zu einem nicht anforderungsgerechten Reinigungsergebnis führen. Anhaltswerte für die Auswahl der Ultraschallfrequenz sind: 25 khz bis 40 khz: Abreinigen von Partikeln, Fetten und Ölen von harten, nicht polierten Oberflächen, beispielsweise Anwendungen in der Galvanik, Automobilindustrie und Instandhaltung 40 khz bis 120 khz: Feinreinigung, Reinigung von porösen und polierten Oberflächen, Reinigung von Schmuck und Uhrenteilen, optischen Bauteilen wie Linsen, zahnmedizinische und chirurgische Instrumente ab 250 khz: zerstörungsfreie Reinigung fein strukturierter und empfindlicher Oberflächen, beispielsweise Wafer und Bauteile in der Mikro- und Nanotechnik, Halbleiterindustrie, LCD-Technik und Photovoltaik Durch bedarfsgerecht ausgelegte Ultraschallkomponenten ermöglicht Weber Ultrasonics den Bau effektiver und wirtschaftlicher Ultraschallreinigungsanlagen für alle Reinigungsaufgaben Mit einer breiten Palette von innovativen Ultraschallkomponenten ermöglicht Weber Ultrasonics, den Reinigungsprozess genau an die Anforderungen anzupassen. Das Spektrum umfasst die digitalen Ultraschallgeneratoren Sonic Digital mit Frequenzen von 25 khz bis 250 khz sowie die 1-MHzund 500-kHz-Modulgeneratoren Ultrasonic Micro Cleaning mit digitaler Frequenzerzeugung. Für Reinigungsaufgaben, bei denen unterschiedliche Frequenzen erforderlich sind, stehen mit den Sonic Digital Multi Modul-Ultraschall-Generatoren zur Verfügung, mit denen sich bis zu drei Frequenzen generieren lassen. Durch die digitale Frequenzerzeugung und Regelung bieten die Ultraschallgeneratoren des Unternehmens eine sehr hohe Konstanz der Frequenz, Amplitude und Leistung. Die Ausgangsleistung kann über eine Leistungsregelung zwischen 50 % und 100 % (optional 10 % und 100 %) stufenlos eingestellt werden. Die 26 WOMag

29 OBERFLÄCHEN Die in Karlsbad-Ittersbach ansässige Weber Ultrasonics GmbH wurde 1998 von Dieter Weber, Miterfinder des Push-Pull-Prinzips, gegründet. Das Unternehmen repräsentiert innerhalb der Weber Ultrasonics Group das Geschäftsfeld Surface Technology und hat sich mit innovativen Komponenten für die Ultraschallreinigung und exzellentem Service innerhalb weniger Jahre zu einem der internationalen Technologieführer entwickelt. Die Ultraschallreinigungslösungen von Weber Ultrasonics kommen in der Automobil-, Sanitär- und Uhrenindustrie, der Elektrotechnik und Elektronik, der Feinmechanik und Optik, der Oberflächen- und Reinigungstechnik, der Metallverarbeitung, Leiterplattenfertigung und zahlreichen anderen Branchen zum Einsatz. Weitere Geschäftsfelder der Weber Ultrasonics Group sind die Entwicklung und Herstellung hochwertiger Komponenten und Systeme für das Ultraschallschweißen und -trennen sowie die Umwelttechnik. Die Unternehmensgruppe ist in mehr als 50 Ländern vertreten. Das Tochterunternehmen Weber Ultrasonics America produziert und vertreibt die Ultraschalllösungen der Unternehmensgruppe auf dem gesamten amerikanischen Kontinent. Ultraschallgeneratoren zeichnen sich außer dem durch einen hohen Wirkungsgrad, eine kompakte Bauweise, komfortable Bedienung und durchdachte Features für maximale Prozess- und Betriebssicherheit aus. Das Reinigungssystem bedarfsgerecht auslegen Neben der Frequenz spielt die in das Reinigungsbad eingebrachte Ultraschallleistung eine wichtige Rolle. In der Regel gilt, mit einer Leistung von 8 W/L bis 10 W/L Badinhalt wird ein gutes Reinigungsergebnis erzielt. Die Übertragung der Schallwellen erfolgt durch Schwingsysteme. Auch hier bietet Weber Ultrasonics mit den Stabschwingern Sonopush und Sonopush Mono HD, den Tauchschwingern Sonosub, die auch als Multifrequenzschwinger zur Verfügung stehen, sowie den Plattenschwingern Sonoplate Lösungen, die für eine optimale Ultraschallleistung in Bädern sorgen. So ist beispielsweise der Stabschwinger Sonopush Mono HD mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 95 C aktiv (bis 120 C inaktiv), abhängig von der Einschaltdauer, auch für härteste Bedingungen ausgelegt. Außerdem erzielt er im Vergleich zu herkömmlichen Stabschwingern gleicher Abstrahllänge 20 % mehr Leistung Der Stabschwinger Sonopush Mono HD ist für Hochtemperaturanwendungen ausgelegt und bietet bei gleicher Abstrahllänge 20 Prozent mehr Leistung Die Platten- und Tauchschwinger Sonoplate HT und Sonosub HT verfügen über leistungsoptimierte Schwingelemente, die nicht nur auf die Membran aufgeklebt, sondern zusätzlich verschraubt werden und eine konsequente Rundumstrahlung. Um Rückkontaminationen oder Verunreinigungen der Reinigungs- und Spülbäder durch Schwingelemente zu vermeiden, wird die Kapsel der Tauchschwinger Sonosub im Laserschweißverfahren gefügt. Dadurch wird einerseits eine beispielhafte Verzugsarmut und Maßhaltigkeit erreicht, andererseits eine wesentlich höhere Qualität und Festigkeit der sehr glatten und filigranen Schweißnaht. Ideal für Einsätze unter beengten Verhältnissen sind die Schwingsysteme der Produktreihe Sonoplate, die mit einem Einschweiß- oder Andruckrahmen an der Behälteraußenseite montiert werden. Diese Schwinger bietet Weber Ultra sonics auch in einer HT-Version für Hochtemperaturanwendungen, wie beispielsweise Reinigungsprozesse mit hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, an. Durch die optimale Abstimmung von Ultraschallgenerator und -Schwingsystem lassen sich effektive Reinigungssysteme realisieren, mit denen geforderte Sauberkeitsvorgaben wirtschaftlich und reproduzierbar erfüllt werden können. Ihr Partner für Aluminiumoberflächen Glänzen Gleitschleifzentrum Farbeloxal Strahlzentrum Harteloxal für besonders abriebfeste Oberflächen Hauptstraße Lottstetten Telefon ( ) Telefax stark@stark-eloxal.de WOMag 27

30 OBERFLÄCHEN Umweltfreundliche Oberflächenreinigung mit ultrakompakten Trockeneisstrahlgeräten Saubere Oberflächen sind ein wichtiger Bestandteil einer modernen Produktion. Heute wird eine Vielzahl von Anforderungen an technische Oberflächen gestellt. Fettfrei und ohne Trennmittel müssen sie sein, damit die Funktionssicherheit und somit die Produktivität einer Anlage sichergestellt ist. Mit dem Trockeneisstrahlverfahren, das mit festem CO 2 und Druckluft arbeitet, können verschiedenste Oberflächen äußerst effektiv gereinigt werden. Die ultrakompakten Geräte der CARBOblaster -Familie spielen dabei hinsichtlich Umweltfreundlichkeit und Ressourcenschonung eine Vorreiterrolle. sondern vor allem wertvolle Zeit. Die aufwändige Reinigung verschiedener Bauteile mit unterschiedlichen Verfahren kann künftig durch ein einziges Gerät ersetzt werden, das im Rahmen des Produktionsprozesses fast vollautomatisch arbeitet. Der On- Board-Computer kann je nach Bedürfnissen individuell programmiert werden. Im Gegensatz zu den großen Geräten arbeitet der CARBOblaster geräuscharm und äußerst energieeffizient. Durch den sparsamen Verbrauch von Druckluft, Strom und Trockeneis leistet das Verfahren einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz. Zudem ist das nicht abrasive Trockeneis material- und oberflächenschonend und hat die Eigenschaft, an der Luft gasförmig zu werden also rückstandslos zu verschwinden. Somit wird kein Sekundärabfall verursacht, der wiederum speziell entsorgt werden müsste. Die Verschmutzung von Bauoberflächen beispielsweise durch Fingerprints, Fette oder Mikropartikel ist ärgerlich, aber leider unvermeidlich. Mit dem CARBOblaster lassen sich selbst hartnäckige Rückstände an verschiedensten Oberflächen mühelos entfernen. Im Vergleich zu herkömmlichen Trockeneisstrahlgeräten, die sich hauptsächlich für großflächige Anwendungen in Industrie und Handwerk eignen, lässt sich der CARBOblaster dank der individuellen Dosierbarkeit und des im Gerät integrierten Pellet-Mahlwerks vielseitiger, effektiver und auch kleinflächiger einsetzen bis in den Elektronikbereich. Dabei ist das Trockeneisstrahlgerät nicht nur so klein und leicht wie ein Staubsauger, sondern auch fast so einfach anzuwenden. So können die Geräte überallhin mitgenommen werden, um damit selbst die entlegensten Winkel höchst wirksam zu reinigen. Trockeneisstrahlen als Teil des Produktionsprozesses Im Produktionsprozess sind mitunter regelmäßige, aufwändige und zeitintensive Reinigungsmaßnahmen notwendig. Der Prozess abkühlen lassen, demontieren, reinigen, montieren, wieder erwärmen erfordert auf herkömmliche Weise jeweils mehrere Stunden. Dank dem CARBOblaster Automatik sind notwendige Reinigungsschritte sogar online in den Produktionsprozess integrierbar. Anwender sparen somit nicht nur Platz, 28 WOMag

31 Erweiterung mit Fokus auf hohe Qualität und Flexibilität Noch mehr Made in Germany bei IBS Scherer OBERFLÄCHEN Mit der Investition in neue Produktionsanlagen und mit der Verlagerung von Betriebsteilen der Produktion aus dem Werk in Tschechien bündelt der Teilereinigungsspezialist IBS Scherer GmbH seine Kräfte im heimischen Gau-Bickelheim und stellt die Weichen für noch mehr Qualität, Flexibilität und Kundenorientierung. le Bauweise und vorbildlicher Service auch bei der Reinigung von schwereren Industrieteilen zum Tragen kommen. Durch die Zentralisierung von Konstruktion, Lagerhaltung, Produktion und Marketing an einem Standort werde das Unternehmen, wie Geschäftsführer Scherer betont, flexibler als früher. Vor allem können Kundenaufträge jetzt viel schneller erfüllt werden. Just-in-time-Lieferungen sind für das Unternehmen heute selbstverständlich. Auch unternehmensintern sorgt der Umzug für kürzere Wege. Seit Herbst letzten Jahres hat die IBS Scherer GmbH im Hauptwerk Gau-Bickelheim kräftig investiert. Die Produktionsanlagen wurden um eine Pulverbeschichtungsanlage, einen Schweißroboter sowie eine automatische Paletten-Durchlauf-Regalanlage zukunftsorientiert erweitert. Mit diesen Maßnahmen hat das Unternehmen die Weichen für mehr Qualität, Flexibilität und vor allem Kundenzufriedenheit gestellt. Dank den Investitionen werden ab sofort alle Gerätetypen direkt im Hauptwerk Gau- Bickelheim in größeren Stückzahlen komplett gefertigt und ausgeliefert. Durch die maschinelle Aufstockung ist es außerdem möglich geworden, Teilbereiche der Produktion und vor allem der Logistik vom Zweigwerk in Tschechien nach Deutschland zu verlegen. Der strategische Standort Tschechien bleibt erhalten. Die Konzentration liegt dort auf dem Vertrieb der IBS Scherer- Produkte nach Tschechien, in die Slowakei und nach Polen. Geschäftsführer Axel Scherer sieht den Hauptvorteil der Zentralisierung in der besseren Erfüllung der Kundenwünsche. Wie er betont, sind die Wege zum Kunden bei steigenden Anforderungen im Laufe der Jahre zu weit geworden. Auch vor dem Hintergrund der Internationalisierung der Kunden 40 Prozent sind mittlerweile im Ausland angesiedelt war die Konzentration seiner Aussage zufolge dringend erforderlich. Gleichzeitig kann IBS Scherer durch die parallel stattfindende Automatisierung der Fertigung auf steigende Qualitätsanforderungen und individuelle Kundenwünsche besser reagieren. So steht als erstes Projekt die Überarbeitung des IBS-Teilereinigungsklassikers Typ M auf dem Plan. Schon in nächster Zeit wird eine Typ-M- 250-Version mit einer Tragfähigkeit von 250 Kilogramm in Serie gehen. Damit erfüllt das Unternehmen einen langgehegten Kundenwunsch. Denn endlich, 40 Jahre nach der Vorstellung des IBS-Teile reinigungsgeräts Typ M (150 kg), können Anlagenvorteile wie einfaches Handling, stabi- Das Ergebnis überzeugt. Mit optimierten Prozessen und mit mehr Qualität made in Germany wird die IBS Scherer GmbH in Zukunft noch näher an den Wünschen anspruchsvoller Kunden sein. IBS Scherer GmbH Gewerbegebiet, D Gau-Bickelheim TERMINE zu interessanten und wichtigen Veranstaltungen finden Sie auf unserer Webseite: Umfassend und immer auf dem neuesten Stand! WOMag 29

32 OBERFLÄCHEN Ganzheitliches, nachhaltiges Reinigungskonzept Eine Synergie schafft Sicherheit! Eine Kooperation von Anlagenbauer und Hersteller von Reinigungs-/Korrosionsschutzmedien erhöht die Prozesssicherheit bei gleichzeitiger Kostensenkung. Den Unternehmen Hermann Bantleon GmbH und Ossberger GmbH + Co ist es in Kooperation gelungen, ein ganzheitliches Reinigungskonzept zu entwickeln, dass einerseits Fertigungsabläufe optimiert und beschleunigt und andererseits durch die Reduzierung von Schnittstellen Prozess- und Kostenrisiken minimiert. Rainer Janz, Leiter Produkt- und Qualitätsmanagement, Hermann Bantleon GmbH, und Markus Hüttinger, Technischer Leiter bei der Ossberger GmbH + Co., stellen das Konzept vor. Zwei Unternehmen ein Ziel Die Hermann Bantleon GmbH, Ulm, ist Systempartner für die metallbearbeitende Industrie. Als Entwickler und Hersteller von Schmierstoffen, Reinigungs- und Korrosionsschutzlösungen und einem breiten Angebot an Dienstleistung und Service erhält der Kunde alles aus einer Hand. Der Bau von Industrie und Tankanlagen sowie Filtermedien aller Art und Fabrikate komplettieren das Leistungsspektrum. Der Leitsatz, das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile, spiegelt die strategische Ausrichtung des Unternehmens wider. Das Familienunternehmen Ossberger GmbH + Co., Weißenburg, existiert seit dem Jahr Auf einer Produktionsfläche von 9550 Quadratmetern werden heute Wasserkraftanlagen, Vibrationsreinigungsanlagen (Coli-Cleaner) und Spritzblasautomaten (Pressblower) gefertigt. Prozessintegriertes Reinigungsverfahren Der Erfolg der Zusammenarbeit beider Unternehmen hat gute Gründe. Weil die Sauberkeitsanforderungen der Anwender bezüglich der Bauteiloberflächen stetig ansteigen, wurden die Anlagen zu einem kombinierten System weiterentwickelt. Bei der hier zum Tragen kommenden Reinigungstechnologie werden die groben Verunreinigungen über die Vibrationsreinigung zunächst entfernt und in einer zweiten Reinigungsstufe erfolgt die Feinreinigung über ein wässriges System. Hierzu werden die einzelnen Werkstücke mittels Hochfrequenz in Vibration versetzt und dadurch die Adhäsionskräfte der anhafteten Schmutzpartikel reduziert. Späne, Schmiermittelrückstände und sonstige Verunreinigungen lassen sich somit mit minimalem Aufwand absaugen. Der Coli-Cleaner ist als dezentrales System direkt in die Fertigungslinie integriert. Die Bauteile verbleiben in der Linie zusätzlicher Transport entfällt. Über erreichbare Ergebnisse des Coli-Cleaners hinausgehende Anforderungen erfordern den Einsatz von wässrigen Medien. Der Einsatz dieser Mittel wird durch vorhergehende Vibrationsreinigung erheblich reduziert. Bei Anwendung dieses Trocken-/Nassreinigungsverfahrens profitiert der Anwender von einem kompakten System mit kurzen Taktzeiten und Energieeinsparung, da das flüssige Reinigungsmedium über ein Wärmetauschersystem warm gehalten wird, sowie einer reduzierten Verschleppung des Reinigers in das VE-Wasser der nachfolgenden Spülstufe. Die reduzierte Schmutzeinschleppung in die Reinigungslösung ermöglicht sehr lange Standzeiten. Zudem wird durch diese Prozesstechnologie das Bearbeitungsöl zurückgewonnen. Das Ergebnis ist eine nennenswerte und nachhaltige Reduzierung der Reinigungskosten pro Bauteil. Ossberger und Bantleon gehen individuell auf die Bedürfnisse des Anwenders ein. In der Prozessanalyse werden alle relevanten Parameter wie geforderter Reinheitsgrad, Taktzeiten, Bauteilzu-/-abführung oder der bearbeitete Werkstoff erfasst und in einem Pflichtenheft festgehalten. Ebenso werden die vor- und nachgeschalteten Prozesse und Verfahren beleuchtet. Wesentliche Fragen betreffen die Art des zur Anwendung kommenden Bearbeitungsöls, Ort und Art der Bauteilelagerung, -verbauung oder -versendung. Daraus ergibt sich letztlich nicht nur ein Anforderungsprofil bezüglich des Reinigungsverfahrens, sondern bei Bedarf auch ein gekoppeltes Korrosionsschutzkonzept. Während Ossberger die Anlage konzipiert, analysiert Bantleon alle Daten, um das passend abgestimmte Reinigungsmedium zu empfehlen. Im Ossberger-Versuchszentrum werden dann Maschine, Reinigungsmedium und das zu reinigende Bauteil zusammen- Abb. 1: Reinigungskonzept am Praxisbeispiel Zahnrad geführt, unter praxisnahen Bedingungen getestet und im Reinigungsprotokoll dokumentiert. Das Protokoll zeigt den Versuchsaufbau und enthält Einstellungen, Angaben zum verwendeten Reinigungsmedium und schließlich detaillierte Analyseergebnisse der erreichten Bauteilsauberkeit. Wir erhalten in unseren Versuchsläufen absolut reproduzierbare Ergebnisse. Das erstellte Reinigungsprotokoll dient nicht nur als Nachweis für uns, sondern auch als Bestätigung für den Endkunden. An diesem Ergebnis lassen wir uns letztlich auch messen. Neben der Anlage spielt das Reinigungsmedium eine sehr wichtige Rolle, denn wir wollen dem Anwender ein funktionierendes System bieten, so Markus Hüttinger, Technischer Leiter bei Ossberger. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme der Anlage beim Kunden stehen die technischen Berater und Anwendungstechniker von Bantleon zur Seite, um Folgefragen, wie die Überwachung der Einsatzparameter oder die Aufbereitung und Standzeiten der Medien, für den Kunden optimal zu klären. Praxisbeispiel Ein deutscher mittelständischer Automobilzulieferer plante, die Fertigung von Zahnrädern (Abb. 1) zu automatisieren, da sich die zu liefernde Stückzahl verdoppelt. Die Zahnräder werden im letzten Arbeitsschritt bei einer Taktzeit von zehn Sekunden pro Werkstück feingedreht und sollen im Anschluss an das Drehen direkt gereinigt und 30 WOMag

33 OBERFLÄCHEN Abb. 2: Aufstellungsschema der Reinigungsanlagen verpackt werden. Die Bearbeitung erfolgt auf zwei CNC-Rundtakt-Transfermaschinen. Die an den Automobilzulieferer gerichtete Forderung an die Sauberkeit lautete: Es dürfen keine Partikel mit Durchmessern über 300 Mikrometer vorhanden sein! Nach einem Reinigungstest und der Vorstellung eines Anlagenkonzepts, erhielt Ossberger den Auftrag zur Realisierung der Reinigungsanlagen (Abb. 2) und der Pallettenlader. Bei den entstandenen Reinigungsanlagen handelt es sich um zwei kombinierte Systeme, die nach dem Schalttellerprinzip arbeiten und folgende Einzelstationen beinhalten: Station 1: Beladeposition Werkstücke werden vom Roboter in die erste Station des Schalttellers (Abb. 3) eingelegt Station 2: Abreinigung von Öl und Spänen durch Schwingungen (Öl wird gefiltert und zurückgepumpt) Station 3: Spülen der Teile mit wässrigem Reiniger (25 bar) Station 4: Trocknung der Teile über Schwingungsreinigung Station 5: Spülen mit VE-Wasser (10 bar) Station 6: Trocknung der Werkstücke über Schwingungsreinigung Station 7: Leerstation Station 8: Endladeposition Werkstücke werden vom Roboter entnommen Für die Wahl des Kunden waren unter anderem folgende Eigenschaften der Anlage ausschlaggebend: Abreinigung von bis zu 99 % des Öls durch den Coli-Cleaner Abb. 3: Schema des Schalttellers im Innenbereich der Anlage Wiederverwendung des Bearbeitungsmediums Wenig Schmutz in der Reinigerlösung und daher hohe Standzeit Heizen der Reinigungslösung durch Wärmetauscher und dadurch geringerer Energieeinsatz Reproduzierbare Reinigungsergebnisse Die Ossberger-Bantleon-Kooperation hatte damit die gesteckten Ziele erreicht und Synergieeffekte zum Nutzen des Anwenders und der Umwelt geschaffen. Hermann Bantleon GmbH Blaubeurer Straße 32, D Ulm Ossberger GmbH + Co. Otto-Rieder-Straße 7, D Weißenburg Werden Sie Abonnent und nutzen Sie die Inhalte der Plattform in vollem Umfang! Fachbeiträge in digitaler Form mit allen Möglichkeiten der modernen Medien! 1 Monat kostenfrei zum Kennenlernen! Kommen Sie auf unsere Webseite: Umfassend und immer auf dem neuesten Stand! WOMag 31

34 OBERFLÄCHEN Zukunftsweisende Reinigungstechnologien Nicht nur eine effiziente Teilereinigung, sondern auch saubere Transportbehälter sind ein Garant für die Produktionssicherheit. Boos Reinigungsanlagenbau GmbH aus Flörsheim-Dalsheim plant und fertigt seit über 25 Jahren kundenspezifische Reinigungsanlagen für alle Arten von Reinigungsgütern aus den unterschiedlichsten Industriebereichen. Steigende Anforderungen an Reinheit, Sauberkeit und Prozesssicherheit erfordern flexible und modular ausbaufähige Anlagenkonzepte als Komplettlösung. Aufgrund der vielfältigen Verschmutzungsarten, wie Öle, Fette, Späne, Schleifstaub, Etiketten, Umweltschmutz und andere prozessbedingte Stoffe, müssen die einzelnen Behandlungsprozesse bereits in der Planungsphase mit dem Kunden genau abgestimmt werden. Bekanntlich sind nur saubere und trockene Oberflächen ein Qualitätsgarant für die nachfolgenden Prozesse wie Kleben, Schweißen, Walzen, Lackieren oder die Montagetechnik. Eine moderne Visualisierung der Anlagentechnik mit Überwachung und Dokumentation der einzelnen Parameter trägt ebenfalls zur Sicherung der Produktion wesentlich bei. Im Bereich der Logistik sind dahingehend ebenfalls saubere und trockene Mehrweggebinde zwingend erforderlich. Die Boos GmbH fertigt mit ihren modularen Anlagesystemen jeweils abgestimmte Reinigungsanlagen für Behälter, Kisten, Trays, KLT, Paletten und Paloxen. Leistungsbezogene Fördertechnik, Handlingstechnik mit Ent- und Bestapelung, zum Beispiel von Kisten, werden ebenfalls in gewohnter Edelstahlausführung geliefert. Von einer einfachen Reinigungskabine mit manueller Bestückung bis hin zur vollautomatischen Durchlaufanlage steht jeweils eine Vielzahl von Ausführungsvarianten zur Auswahl. Je nach Projektierung und erforderlicher Reinigungsleistung können Entscheidungshilfen gegeben werden, ob eine Reinigungskabine im Batch-Betrieb, eine gerade Durchlauf- oder eine Rundlaufanlage sinnvoll ist. Die neuen Anlagenkonzepte in Modultechnik zeichnen sich bei Boos durch Flexibilität und vielfältige Ausstattungsvarianten aus. Die Effizienz der Reinigungsprozesse in den einzelnen Behandlungszonen ist generell von der Zusammensetzung der einzelnen primären Reinigungsparameter Mechanik, Zeit, Temperatur und Chemie abhängig. Je nach Reinigungsleistung, Verschmutzungsart, gefordertem Reinigungsgrad, Form und Material der einzelnen Reinigungsgüter Durchlaufanlage für Gebinde mit Trocknung (oben), Anlage für Kleinteile mit manueller Bestückung (links) und zur Reinigungskabine für Ventilgehäuse und Rohre (rechts) sowie der Anlagengröße können sämtliche Reinigungsparameter nach Bedarf verändert werden. Die Reinigungsparameter lassen sich wie folgt näher charakterisieren: Mechanik Die Strömungsmechanik wie Spritzdruck, Spritzgeschwindigkeit, Spritzzeit, Impact und Düsenzahl müssen der Verschmutzungsart, dem Verschmutzungsgrad und der Geometrie der Reinigungsgüter angepasst werden. Des Weiteren stehen Bürstenstationen als zusätzliche Unterstützung zur Auswahl Zeit Die Dauer der einzelnen Reinigungsschritte hängt von der Schmutzbelastung, Schmutzanlösungszeit und Verschmutzungsart ab. Durch mehrere hintereinander liegende Bäder können die Behandlungszeiten verlängert werden 32 WOMag

35 OBERFLÄCHEN Anlage zum Reinigen und Trocknen von Formteilen und Rohren Temperatur Der Reinigungseffekt steigt mit der Behandlungstemperatur, wobei je nach Reinigungsgut bestimmte Temperaturen nicht überschritten werden dürfen Chemie In jeder Behandlungszone kann nur eine bestimmte Chemie eingesetzt werden, zum Beispiel als Unterstützung oder Beschleunigung der Schmutzanlösung. Eine Entfettung von Tiefziehgehäusen aus Aluminium Chemikalienbeständigkeit der Dichtungen und Membrane muss dabei gewährleistet sein Der Reinigungseffekt nimmt mit der Erhöhung der Konzentration, der Behandlungszeit und der Temperatur zu. In der Regel werden Laugen, Säuren und Tenside eingesetzt. Je nach Reinigungsleistung, Verschmutzungsart, gefordertem Reinigungsgrad, Formgebung und Material der einzelnen Reinigungsgüter sowie Anlagengröße können sämtliche Reinigungsparameter untereinander nach Bedarf verändert werden. Neben den unterschiedlichen Reinigungssystemen Tauch-, Spritz- und Schwallverfahren lassen sich in den einzelnen Behandlungszonen weitere Parameter festlegen: Spritzdruck Düsenimpact Düsenanzahl Drehzahlen der rotierenden Düsen Anzahl der rotierenden Etikettenabspritzung Anzahl der rotierenden Bürstenstationen Anzahl der Umwälzbäder Förderleistung der Hochdruckpumpen Art der Chemikalienzudosierung Mit konstruktiven Feinheiten bieten die Reinigungsanlagen von Boos eine weitere Palette an Details, um die individuellen Herausforderungen der unterschiedlichen Anwender optimal zu bedienen: Stabile selbsttragende Rahmenkonstruktion in Modulbauweise mit großen Wartungstüren und Sichtfenstern gewährleisten einen guten Zugang von allen Seiten Totraumarme Konstruktion und geneigte Ablaufflächen vermeiden Schmutzablagerungen und erleichtern die Reinigung und Desinfektion der Anlage Verstellbare Führungsgeländer mit integrierten Düsenstöcken für einen gleichbleibenden Spritzdüsenabstand zum Reinigungsgut Abnehmbare Spritzrohre mit dynamischen Spritzdüsen und hygienischen Clamp-Verbindungen Gerichtete Führung des verschmutzten Spritzwassers erst über Schmutzaustragungsbänder und selbstreinigende Filtersysteme, bevor es dem jeweiligen Umwälzbad zugeführt wird Mehrstufige Umwälzbadfiltration in halboder vollautomatischer Ausführung Bedarfsorientierte Hochdruck-Spritzsysteme zur sicheren Entfernung von hartnäckigen Verschmutzungen wie Verkrustungen, Etiketten und Leimreste Leistungsbezogene Edelstahl-Hochdruckpumpenaggregate mit Druckregelung (40 bar 150 bar) und frequenzgeregelte Antriebseinheit Bedarfsweise allseitig angeordnete Bürstenstationen mit Einzelantrieb Moderne SPS-Steuerung mit Touch Panel für eine einfache Bedienung der Anlage Maßgeschneiderte Reinigungsanlagen von Boos für die unterschiedlichsten Industriebereiche wie Automotive, Nahrungsmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie haben im Laufe von über 25 Jahren zu einer Vielzahl von Varianten geführt. Mit dieser Erfahrung kann der Anlagenhersteller aus Flörsheim- Dalsheim für alle Anforderungen die richtige Lösung bieten WOMag 33

36 OBERFLÄCHEN Korrosionsschutztechnologie Hochleistungsfähige Korrosionsschutzbeschichtungen für Befestigungselemente von NOF Metal Coatings 1 Einführung Die Korrosionsschutztechnologie mit Zinklamellen wurde Anfang der 1970er Jahre eingeführt. Dabei wurden die ersten Beschichtungssysteme durchgängig durch Chromoxide passiviert. Die ersten Applikationen auf Befestigungselementen wurden von amerikanischen und englischen Automobilherstellern durchgeführt. Dank ihrer hohen Korrosionsschutzleistung bei geringen Schichtdicken und ohne die Gefahr einer Wasserstoffversprödung wuchs diese Technologie sehr rasch. Anfang 2000 führte die Europäische Richtlinie für die Wiederverwertung von Altfahrzeugen zur Weiterentwicklung der Zinklamellentechnologie ohne hexavalentes Chrom. Die NOF Metal Coatings Gruppe nutzte die Gelegenheit, ihre Strategie voranzutreiben und ausschließlich Systeme auf Wasserbasis zu entwickeln und anzubieten. Heute erwarten Automobilhersteller die Einhaltung von drei übergeordneten Kriterien für Korrosionsschutzbeschichtungen von Befestigungselementen: Korrosionsschutzleistung, verlässliches Montageverhalten und Umweltverträglichkeit. 2 Korrosionsschutz bei geringer Schichtdicke Eine hoher Korrosionsschutz verbunden mit niedrigen Schichtdicken war schon immer ausschlaggebend für die Automobilindustrie. Deren Forderungen an den Korrosionsschutz werden mit Schichtgewichten von 24 g/m 2 bis 36 g/m 2 sicher erfüllt. Diese hierbei vorliegende, niedrige Schichtdicke ermöglicht eine Beschichtung von Befestigungselementen mit Gewinde ohne Beeinträchtigung der funktionellen Eigenschaften. Automobilhersteller haben zudem sehr spezifische Anforderungen und Testmethoden bezüglich des Korrosionsschutzes, insbesondere zyklische Tests (ACT, SAE/ USCAR) und Salzsprühtests (ISO 9227/ ASTM B117). Das System Geomet 321 ohne Topcoat und mit einer durchschnittlichen Schichtdicke von 6 µm bis 7 µm ist in der Lage, 720 Stunden ohne das Auftreten von Rotrost zu erreichen. Mit dem selben System und einer durchschnittlichen Schichtdicke von 8 µm bis 10 µm, können bis zu 1000 Stunden ohne Rotrost erreicht werden. Die Ergebnisse variieren natürlich je nach Substrat, Geometrie der Teile und Art des Beschichtungsprozesses. 3 Schutzmechanismen Die von der NOF Metal Coatings Gruppe entwickelten Korrosionsschutzprodukte sind Beschichtungen, deren Technologie und Formulierungen auf Wasserbasis aufgebaut sind. Sie bestehen aus Zink- und Aluminiumlamellen in einer anorganischen Matrix. Diese Lamellenstruktur (Abb. 1), bei der Zink- und Aluminiumpartikel überlappen, ermöglicht den Schutz des Substrats aufgrund von drei Effekten: Barriereschutz Überlappende Zinkund Aluminiumlamellen bieten eine ausgezeichnete Barriere zwischen dem Stahluntergrund/-substrat und der korrosiven Atmosphäre Kathodischer Schutz Das allgemeine Prinzip des kathodischen Schutzes basiert auf der Tatsache, dass bei in Kontakt stehenden Metallen vorzugsweise das elektrochemisch unedlere Metall korrodiert. Das in Beschichtungsprodukten enthaltene Zink oxidiert vor Stahl, der deshalb geschützt ist. Der zweite Mechanismus ist die selbstheilende Funktion. Wenn die Beschichtung beschädigt ist, kann ein kleiner Bereich am Stahl ungeschützt sein. In diesem Fall werden die Reaktionsprodukte, die durch die Zinkkorrosion entstanden sind, die beschädigte Fläche ausfüllen und somit die Lebensdauer der Teile vor dem Auftreten von Rotrost verlängern Passivierung Metalloxide, die sich in korrosiver Atmosphäre um die Lamellen bilden, verlangsamen die weitere Korrosionsreaktion von Zink und Aluminium, so dass ein wesentlich höherer Korrosionsschutz als bei reinem Zink resultiert. 4 Weitere Eigenschaften der Zinklamellentechnologie Abb. 1: Die REM-Aufnahme eines Querschliffes zeigt die typische Ausrichtung der Zinklamellen für einen kompakten Barriereschutz Beschichtungsprozesse, die auf der Zinklamellentechnologie basieren, bergen kein Risiko der Wasserstoffversprödung. Dies ist ein zentraler Aspekt für Sicherheitsteile, zum Beispiel Radbolzen und Schrauben, die im Fahrwerksbereich eingesetzt werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass ein externer Passivierungsprozess nicht erforderlich ist, da die Zinklamellentechnologie eine inhärente Passivierungsneigung mitbringt. Das silbergraue Erscheinungsbild ist die meist genutzte Farbe in der Automobilindustrie. Die Farbe Schwarz ist ebenfalls sehr verbreitet, besonders bei Befestigungsteilen wie Türscharnieren oder anderen sichtbaren Teilen, wie beispielsweise Stoßfängerverschraubungen. 5 Verlässliches Montageverhalten Die Einhaltung einer konstanten Reibungszahl ist eine Kernforderung für das verlässliche Herstellen von Schraubverbindungen (Abb. 2). Automobilhersteller haben eng definierte Anforderungen hinsichtlich dieser Reibungszahl. Um die gewünschten Werte zu erhalten, entwickelt und vermarktet die NOF Metal Coatings Gruppe verschiedene wasserbasierende Topcoats zur Applikation auf die Geomet -Produktreihe, um die geforderten Reibzahlfenster einzuhalten (Reibwerte gemessen an einer Referenzschraube mit Sechskantkopf, M10x55, gemäß ISO 16047): PLUS XL: 0,06 0,09 PLUS L: 0,08 0,14 PLUS VL: 0,09 0,14 PLUS ML: 0,10 0,16 PLUS M: 0,12 0,18 Ein weiteres Produkt der NOF Metal Coatings Gruppe ist Geomet 500 mit integriertem Schmiermittel. Hiermit werden 34 WOMag

37 OBERFLÄCHEN Anlagenbau Abb. 2: Befestigungsteile mit einer Geomet - Beschichtung definierte Reibzahlen mit Werten zwischen 0,12 und 0,18 (gemäß ISO 16047) ohne Verwendung eines zusätzlichen Topcoats und damit auf eine besonders wirtschaftliche Weise erreicht. Aus Gründen der Gewichtsersparnis werden heute mehr und mehr metallische Fahrzeugteile aus Leichtmetalllegierungen wie Aluminium hergestellt. Die PLUS -Topcoats erfüllen die Bedingungen, die sich daraus bezüglich des Montageverhaltens, zum Beispiel bei Mehrfachanzug gegen Aluminium oder kataphoretischer Tauchlackierung, ergeben. Sie erfüllen zudem effektiv die aktuellen Anforderungen seitens der Automobilindustrie hinsichtlich der Vermeidung von Stick-Slip-Effekten sowie des Loslösens von Schraubverbindungen bei erhöhten Temperaturen. 6 Grüne Beschichtungen Die Geomet -Technologie wurde entwickelt, um den Richtlinien 2000/53/EG bezüglich der Wiederverwertung von Altfahrzeugen voll zu entsprechen. Diese Direktive verbietet die Verwendung der vier Schwermetalle Blei, Quecksilber, Kadmium und Chrom in seiner sechswertigen, ionischen Form in Fahrzeugkomponenten und Materialien. Die NOF Metal Coatings Gruppe hat sich für eine chromfreie Korrosionsschutzlösung entschieden, die weder Chrom(III) noch Chrom(VI) enthält. Heute müssen weitere Umweltprobleme berücksichtigt werden, zum Beispiel die Reduzierung von Kohlenstoffdioxidemissionen. Die Strategie der NOF Metal Coatings Gruppe basierte immer auf der Entwicklung von Technologien auf Wasserbasis, im Unterschied zu Zinklamellenprodukten auf Basis von Lösemitteln. Ein weiterer zentraler Punkt ist, dass die entsprechenden chemischen Formulierungen von NOF sehr niedrige VOC-Werte (flüchtige organische Verbindungen) aufweisen. Da sie praktisch geruchlos sind, können Anlagenbediener Bernward Groß, Dipl.-Ing., Geschäftsführer Frischwasseraufbereitung Prozesswasseraufbereitung über Membrantechnik (Osmoseanlagen) für die betriebliche VE-Wasserversorgung. Standardisierte, mobile Ionenaustauschersysteme von 300l/h bis 45 m 3 /h. Anlagenbau Komplette, individuell geplante Anlagen für die chemische Abwasserbehandlung und Schlammentwässerung. Stationär zu regenerierende Ionenaustauscheranlagen (Kreislaufanlagen und Selektivaustauscheranlagen) Regenerierservice Regeneration von mobilen Ionenaustauschersystemen aus der Oberflächentechnik und Bodensanierung. Harzwechselservice im Bereich Werkzeugbau und Drahterosion. GROSS Wassertechnik GmbH Carl-Gruner-Straße Pforzheim Telefon: + 49 (0)72 31/ Telefax: +49 (0)72 31/ Mail: post@gross-wassertechnik.de WOMag 35

38 OBERFLÄCHEN Abb. 3: Tauch-Schleuder-Pilotanlage bei NOF Metal Coatings Europe in einem gesünderen Umfeld arbeiten. Verglichen mit anderen Verfahren erlaubt die geringe Schichtdicke die Verwendung von weniger Material (Zinkpartikel, Aluminiumpartikel), dadurch werden die Ressourcen geschont. Globale Verfügbarkeit und Produktion so nah wie möglich beim Endkunden reduzieren die CO 2 -Emissionen auf dem Transportweg. Die NOF-Produkte greifen dem Ersatz von Substanzen, die gesetzlichen Regeln unterworfen sind, wie beispielsweise ELV- und VOC-Richtlinien oder die REACh-Verordnung, vor. Durch den deutschen TÜV Rheinland bestätigt, haben sich die Produkte der NOF Metal Coatings Europe als konform zur REACh-Verordnung erwiesen. Die Technologien, die NOF liefert, wurden bereits zweimal durch weithin bekannte Organisationen aus der Chemieindustrie ausgezeichnet. Die Chemical Industries Union (Industriegewerkschaft Chemie) verlieh dem Unternehmen 2009 den Pierre Potier Preis und der European Chemical Industry Council (Dachverband der europäischen Chemieindustrie) zeichnete die Produkte mit dem Responsible Care Europa Preis 2010 aus. Diese beiden wichtigen Auszeichnungen in der Chemiebranche unterstreichen den Beitrag von NOF, Industrien mit umweltfreundlicher Technologie zu versorgen. 7 Applikationsverfahren Die NOF Metal Coatings Gruppe richtet ihre Forschungsaktivitäten auf zwei eng miteinander verknüpfte Ziele aus: kontinuierliche Weiterentwicklung der chemischen Formulierungen und der Applikationsverfahren. Die optimale chemische Zusammensetzung und die darauf speziell abgestimmten Anwendungsprozesse sind ausschlaggebend, um hochleistungsfähige dünnschichtige Korrosionsschutzbeschichtungen zu erhalten. Dank dieser engen Kombination können effiziente Korrosionsschutzlösungen angeboten werden, die die Größe und die mehr oder weniger komplexe Geometrie der zu beschichtenden Bauteile berücksichtigen. Die am häufigsten angewandten Anwendungsprozesse sind: Tauch-Schleuder-Verfahren für Schüttgut Dieses Verfahren wird eingesetzt für kleine Metallteile wie Schrauben, Muttern, Federn oder Klammern. Die Teile werden in einem Korb in das Geomet -Bad getaucht und dann abgeschleudert, um überschüssiges Produkt zu entfernen. Der nasse Film wird anschließend getrocknet und eingebrannt Trommel-Rotations-Spritzverfahren für Kleinstteile Die zu beschichtenden Metallteile werden in eine horizontale Trommel platziert. Während der Trommelrotation verspritzen zahlreiche Spritzpistolen, die innerhalb der Trommel montiert sind, das Beschichtungsmaterial. Der Prozess wird häufig bei kleinsten Schraubengeometrien angewendet, um beispielsweise eine Überbeschichtung des Innenkraftangriffes zu verhindern Gestell-Tauch-Schleuder-Verfahren für größere Teile Die zu beschichtenden Metallteile werden an Gestellen aufgehängt, damit sie geschleudert werden können, um überschüssiges Beschichtungsprodukt zu entfernen. Dieser Prozess ist für großvolumige Teile wie Windturbinenbolzen oder Tankeinfüllrohre hervorragend geeignet Spritzverfahren Die zu beschichtenden Metallteile werden an Gestelle oder Rahmen gehängt und mit dem Beschichtungsmittel besprüht. Die Eigenschaften von Geomet bieten eine sehr gute Verteilung der Schichten. Dieser Prozess ist gut geeignet für die Beschichtung von schweren und großen Teilen 8 Weltweites Schulungszentrum Die NOF Metal Coatings Europe hat 2012 an ihrem Stammsitz in Creil in der Nähe von Paris, ein weltweites Schulungszentrum eröffnet (Abb. 3). Erfahrene Dozenten ermöglichen es interessierten Teilnehmern, sich im Bereich Korrosionsschutz durch Zinklamellentechnologie weiterzubilden. Das Seminarangebot umfasst eine Vielzahl von Themen, die in modularer Form geschult werden; darunter unter anderem die Mechanismen der Korrosion, der Korrosionsschutz durch Zinklamellentechnologie, die prozessbegleitenden Qualitätskontrollen oder die Grundlagen der Tribologie. Kunden können ihr Wissen in individuell zugeschnittenen Trainingsmodulen praxisnah vertiefen. Sie bekommen einen Überblick über vielseitiges Fachwissen, verbunden mit einem Einblick in praxisnahe Applikationssprozesse und die Leistungsfähigkeit der Beschichtungsmaterialien. Dazu stehen modernste technische Einrichtungen zur Verfügung. 9 Zusammenfassung Vor über 30 Jahren entstand die wasserbasierende Zinklamellentechnologie für Korrosionsschutz. Sie wurde weiterentwickelt, um den Anforderungen der weltweiten Automobilindustrie zu entsprechen. Heute werden die Spezifikationen der meisten Automobilhersteller erfüllt. Die Auswahl der Technologie ist getrieben von der Korrosionsschutzleistung bei dünnen Schichten, ihrer einfachen Anwendung, ihrer weltweiten Verfügbarkeit dank eines Netzwerks von mehr als 500 Beschichtungsanlagen. Die Automobilindustrie berücksichtigt zunehmend umwelttechnische Belange bei ihren Entwicklungen und Automobilbauteilen wie aus der Entwicklung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen ersichtlich. Die wasserbasierende Zinklamellentechnologie Geomet liefert sehr geringe VOC-Werte, ein völlig chromfreies Produkt und sie erlaubt niedrigere Energiekosten, verglichen mit anderen Korrosionsschutztechnologien. NOF Metal Coatings Europe, ZAET, Creil Saint Maxmin 120, rue Galilée CS50093, CREIL Cedex, France 36 WOMag

39 OBERFLÄCHEN Oberfläche beginnt beim Grundmaterial Zielrichtung Eigenschaften von Bauteilen Teil 2 Das Forum Oberflächentechnik der Hannover Messe informierte über die Prozesskette von der Materialauswahl und -bearbeitung bis hin zum fertigen Produkt Im Rahmen der Hannover Messe fand begleitend an allen fünf Tagen das Forum Oberflächentechnik statt. Hier konnten sich Fachleute entlang der Prozesskette der Bauteilherstellung bis zur abschließenden Oberflächenbehandlung über unterschiedliche Facetten des Entstehungsprozesses informieren. Organisiert wurde das Programm im Auftrag der Hannover Messe von den Fraunhofer-Instituten IPK, Berlin, und IPA, Stuttgart, sowie von der WOTech GbR, Waldshut-Tiengen. Das Spektrum reichte von der Vorbehandlung über die Kombination von Grundmaterial und Oberflächenbehandlung, den Einsatz von Grundmaterial und Beschichtung für Windenergie, hochbelastbare Beschichtungen, Aluminium bis hin zu der Frage des Einsatzes von Chromschichten und möglichen Alternativen. Abgeschlossen wurde das Programm am Freitag mit einer Vorstellung der Aus- und Weiterbildung in der Oberflächentechnik speziell für den Nachwuchs. Oberflächen für Windenergieanlagen Das Forum zum Thema Windenergie und den damit zusammenhängenden anlagenund oberflächentechnischen Herausforderungen wurde mit einer Diskussion über Notwendigkeit, Akzeptanz und Produktion von Anlagen und Einrichtungen der Windenergie eröffnet. Dazu hatten der Diskussionsleiter Dr. Martin Metzner vom Fraunhofer-IPA in Stuttgart, Dr. Knops von REpower Systems SE, Prof. Reuter vom Fraunhofer- IWES und Joachim Montnacher vom Fraunhofer-IPA geladen. Die höchste Effizienz ist nach Ansicht der Fachleute durch Offshore-Anlagen zu erreichen. Hier wurden in den vergangenen Jahren erhebliche Investitionen getätigt, wobei sowohl an die Materialien als auch an die Oberflächentechnik hohe Anforderungen gestellt werden. Vor allem aber die Speicherung und Verteilung des gewonnenen Stroms ist nach wie vor problematisch und behindert den sinnvollen Einsatz von Technologien, die auf Wind und Sonne basieren. Hier sind die staatlichen Einrichtungen gefordert, um notwendige Entwicklungen zu unterstützen und Unternehmen Sicherheit und Anreiz für Investitionen zu bieten. TROCKNUNGSANLAGEN, DIE ÜBERZEUGEN. Harter trocknet. Alles. Immer budget- und umweltbewusst, mit einem Drittel der Energie, die herkömmliche Trockner benötigen. Und immer so perfekt und individuell wie Ihre Produkte selbst: Airgenex Trocknungssysteme Lebensmittel, Holz und die Reinigungsindustrie > Zeitsparend: Über 50 % schneller als konventionelle Systeme > Kostensparend: Weniger Ausschuss durch produktschonende Trocknung > Umweltschonend: Geschlossenes System mit Wärmerückgewinnung Drymex Schlammtrocknung > Die erste Wahl für intelligente Schlammtrocknung > Ballastsparend: Gewichtsreduktion um bis zu 60 % > Kostensparend: Bis zu 60 % geringere Entsorgungskosten > Umweltschonend: Geschlossenes System mit Wärmerückgewinnung Erleben Sie Trocknungstechnik LIVE im HARTER Technikum. HARTER Oberflächen- und Umwelttechnik GmbH Fon +49 (0) 8383/ WOMag 37

40 OBERFLÄCHEN Deutliche Unterschiede bestehen hinsichtlich der Nutzung von Windenergie an Land und auf See. Vor allem die Verfügungsdauer ist bei Offshore-Anlagen deutlich höher. Dem steht allerdings ein sehr hoher Aufwand für die Einrichtung und den Betrieb, sowie hinsichtlich der Ausführung der Windanlagen entgegen. Insbesondere die Anforderungen an die Zuverlässigkeit aller Bauteile kommen bei Offshore-Anlagen bereits denen für den Weltraumeinsatz von Satelliten nahe. So kann im ungünstigen Fall bereits der Ausfall eines elektrischen Bauteils zum monatelangen Stillstand einer Windturbine führen. Hier ist die Industrie gefordert, für eine entsprechende Standardisierung und Festlegung der Ausführung der einzelnen Bauteile zu sorgen. Interessant ist auch die Tatsache, dass im Hinblick auf die Größe von Anlagen keine weiteren Steigerungen zu erwarten sind. Hauptgrund ist der hohe Aufwand bei der Herstellung und dem Aufbau entsprechender Windanlagen. Als Werkstoffe für Windanlagen werden in zunehmendem Maße faserverstärkte Verbundmaterialien verwendet. Die Beschichtungen gehen einerseits in Richtung einer selbstreinigenden Oberfläche, um effizienzmindernde Verschmutzungen zu vermeiden. Andererseits müssen Angriffe durch stark korrosive Umgebungen und mechanische Belastungen durch Partikel in der Luft vermieden werden. Verbundwerkstoff CFK Im ersten Fachvortrag befasste sich Florian Gnädiger, Universität Stuttgart, Institut für Flugzeugbau, mit der Herstellung von Strukturbauteilen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff. Die großen Vorteile von Bauteilen aus CFK sind seinen Worten nach bei deren guten massenspezifischen Eigenschaften im Falle von Hohlteilen, der guten Möglichkeit zur Massenfertigung, des geringen Anfalls von Abfall wegen der endkonturnahen Fertigung und der hohen Wirtschaftlichkeit zu sehen. Um die guten Eigenschaften von CFK nutzen zu können, müssen umfassende und neuartige Vorüberlegungen und Planungen hinsichtlich der Herstellung der Bauteile vorgenommen werden. Dies betrifft vor allem das als Flechten bezeichnete Fertigen des Fasergewebes, das die häufig komplexen Formen mit allen Strukturelementen wie Verzweigungen, Öffnungen oder unterschiedliche Wanddicken berücksichtigen muss. Er zeigte die Herausforderungen und Lösungen am Beispiel eines Bauteils auf. Neben dem Herstellen des Grundgewebes kommt der Füllung des Gewebes mit Harz eine weitere wichtige Funktion zu. Auch hier entscheidet die Ausführung darüber, ob das Bauteil seine späteren Anforderungen erfüllen kann. Wie der Vortragende abschließend bemerkte, sind bisher die notwendigen analytischen Vorhersagen nur für einfache Geometrien möglich. Allerdings hilft ein Vorentwurf mit Simulationen, die Anwendungen der analytischen Methoden auf komplexe Bauteile zumindest unterstützend zu Versuchen auszudehnen. Flechtsimulation für eine konsistente Prozess- und Strukturauslegung wird derzeit intensiv erforscht. Tim Mayer vom Fraunhofer-IPA, Stuttgart, gab in seinem Beitrag einen Überblick über die Bearbeitung, Bearbeitungsfehler und Qualitätsaspekte von CFK-Bauteilen. Vor allem die Luftfahrt gilt als derzeit wichtigster Industriebereich für den Einsatz von CFK. So sollen im A350 von Airbus bereits mehr als 50 Prozent der Strukturbauteile aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen hergestellt sein. Stark zunehmen wird aber die Windkraft als Abnehmerkreis und mit 23 Prozent Quelle: Fraunhofer IPA/T. Mayer Quelle: Composites-Marktbericht 2012, CCeV/AVK 38 WOMag

41 der Bauteile zum größten Abnehmer von CFK werden. Mit 70 Euro pro Kilogramm Bauteilgewicht übersteigen die Herstellkosten bei CFK aller dings die von Aluminium und hochfestem Stahl derzeit um das Zehnfache. Um die Herstellkosten für Teile aus CFK zu senken, werden die Verfahren an die besonderen Eigenschaften des Materials angepasst. Dazu zählen beispielsweise die Berücksichtigung der Inhomogenität und Anisotropie des Werkstoffs, die hohe Abrasivität der Fasern, die geringe thermische Belastbarkeit des Matrixmaterials oder die geringe thermische Leitfähigkeit. Inzwischen werden hierzu umfangreiche und aufwendige Simulationen über die Zerspanung durchgeführt. Parallel laufende Untersuchungen zeigen bei falscher Bearbeitung Fehler wie Anhaftungen im Bereich von Bohrungen oder Fräsungen, Ausfransungen von Fasergewebe, Delaminationen oder Gratbildungen. Der abrasive Verschleiß durch die Kohlefasern kann durch den Einsatz von Werkzeugen mit Diamantbeschichtungen auf den Schneiden verringert werden, wobei insbesondere geschärfte Diamantschneider sehr vorteilhaft sind. An zahlreichen Beispielen zeigte der Vortragende den Vorteil der entsprechenden Werkzeuge. Beim Bohren hat sich die Anwendung einer Schwingungsüberlagerung durch Einsatz von Ultraschall als günstig erwiesen. Ein weiteres wichtiges Thema bei der Verwendung von CFK ist die Arbeitssicherung. So entsteht bei der mechanischen Bearbeitung ein energiereicher Spänestrahl. Hier sind sowohl die Bearbeiter durch die Installation von effektiven Absaugvorrichtungen zu schützen, als auch die Maschinen vor einem abrasiven Angriff durch die Kohlenstofffasern. Die Oberflächenbeschichtung von CFK durch Lackieren und die hierbei auftretenden Fehler waren Thema des Vortrags von Yvonne Wilke vom Fraunhofer-IFAM aus Bremen. Die Lackierung auf CFK besteht aus unterschiedlichen Schichtteilen. So kommt beispielsweise für Autoteile ein Folge aus Spachtel (optional), zum Beispiel ungesättigter Polyester, Primer (meist 2K EP), eventuell ein antistatischer Lack in Form eines rußhaltigen 2K PUR, Primer (2K EP) und Decklack (2K PUR) zum Einsatz, der zu Gesamtschichtdicken zwischen 100 Mikrometer und 350 Mikrometer führt. Hauptsächliche Fehlererscheinungen bei lackiertem CFK sind nach den Aussagen der Referentin das Telegraphing, die Rissbildung und Kontaktkorrosion. Unter Telegraphing wird das Durchdrücken der Faserstruktur durch den Lack verstanden. Es tritt vor allem unter Temperatureinwirkung auf und verändert das Aussehen der Oberfläche in Folge der mikroskopischen Welligkeit der Lackoberfläche. Verhindert werden kann dieser Fehler durch Einsatz von geeigneten Lackformulierungen und Primern. Schadhafte Teile können nachgearbeitet werden. Die Rissbildung von Lacken auf CFK wird unter den unterschiedlichsten Belastungen, wie UV-Licht, Temperatur, Feuchtigkeit oder Chemikalien, beobachtet. Risse sind vor allem auch deshalb kritisch, da sie die Festigkeit des Gesamtsubstrats beeinträchtigen. Vor allem an Schnittflächen liegen die Kohlefasern offen. Bei Kontakt mit anderen Werkstoffen in Mischbauweise macht sich das sehr edle elektrochemische Potential des Kohlenstoffs negativ bemerkbar. Bei Kontakt mit Metallen kann es zu einer starken Kontaktkorrosion kommen. Verhindert werden kann dies durch Abdecken der Fasern oder gründlicher Isolierung von Kontaktbereichen, um den Zugang von Korrosionsmedien zum Kontaktbereich auszuschließen. Oberflächentechnik für Offshore-Windkraftanlagen Um die heute geforderte lange Verfügbarkeit von Windkraftanlagen zu gewährleisten, müssen Rotorblätter mit sehr leistungsfähigen Oberflächen gegen Erosion ausgestattet werden. Dr. Bjoern Weber, 3M Deutschland, gab einen Einblick in die Belastungen von Rotorblättern, die vor allem an den Kanten und Spitzen der Blätter durch die zum Teil sehr hohen Geschwindigkeiten zwischen Luft und Rotorblatt auftreten. So- Lesen Sie weiter als Abonnent unter: PUMPEN Ätzpumpen Tauchkreiselpumpen Magnetgekoppelte Kreiselpumpen Aus Vollkunststoffen gefertigt, für aggressivste Medien mit hoher Betriebssicherheit und IE2 High Efficiency Motoren. Kerzenfilter FILTER Schnellwechselfilter Filterstationen Wegweisend im Fördern und Filtern

42 OBERFLÄCHEN Im Schulterschluss mit hoher Prozessqualität ERP-Software für oberflächenbearbeitende Lohnunternehmen ERP-Lösungen müssen zu den Unternehmen passen nicht umgekehrt. Laut einer aktuellen ERP-Studie achten Entscheider bei der Wahl eines neuen ERP-Systems vor allem auf Funktionalität und ausreichende Branchenkenntnis. Die Karlsruher Softec AG entwickelt seit 25 Jahren Branchensoftware für oberflächenbearbeitende Lohnunternehmen. Enterprise Resource Planning-Systeme, kurz ERP-Systeme, sorgen als zentrale Unternehmenssoftware für einen möglichst effizienten Ablauf der Geschäftsprozesse und ein optimales Zusammenspiel der vorhandenen Ressourcen. Dazu müssen die Prozesse der Unternehmen so präzise wie möglich abgebildet sein ein nicht einfaches Unterfangen in einer Spezialbranche wie der Oberflächenbearbeitung. Oberflächenbearbeitende Lohnunternehmen Galvanikbetriebe, Pulverbeschichter, Lackierereien, Eloxalwerke, Präzisionsfräser, Härtereien, Strahlereien, Laserbeschrifter stellen andere Anforderungen an eine Software-Lösung als klassische Industrieunternehmen. Ihre Durchlaufzeiten sind extrem kurz, ebenso wie der Planungshorizont von Projekten. Ein Auftrag beginnt häufig ohne zeitlichen Vorlauf direkt bei der Anlieferung von Material oder Bauteilen. Dabei sind die Vorgaben für die Bearbeitungsverfahren strikt: Vielfältige Normen, Qualitätssicherungsverfahren, Handling- und Verpackungsvorschriften der Kunden und allen voran hohe Termintreue müssen erfüllt sein. Branchenspezifische Kernprozesse realitätsnah abzubilden, ist Aufgabe einer auf die Branche zugeschnittenen ERP-Lösung. Mit über 150 Kunden in Deutschland, Österreich und der Schweiz ist die Softec AG einer der marktführenden Anbieter von Michael Hellmuth (Vorstandsvorsitzender), Susanne Price (Leiterin Kundengewinnung und -betreuung) und Reimer Pods (Vorstand) (v. l. n. r.) Die ERP-Lösung Omnitec sorgt bei oberflächenbearbeitenden Lohnunternehmen für hohe Prozessqualität Branchensoftware für die Oberflächenbearbeitung. Mit seiner ERP-Software Omnitec bietet das Unternehmen ein integriertes Gesamtsystem, das die komplette Betriebsführung von oberflächenbearbeitenden Lohnunternehmen abdeckt von der Angebotsstellung über Auftragsplanung und Fertigungsvorbereitung bis zur Betriebsdatenerfassung, Auslieferung, CRM, Rechnungsstellung und Nachkalkulation. Damit ist gleichzeitig die Grundlage für eine hohe Datenqualität geschaffen. Mitarbeiter können in allen zentralen Bereichen auf einheitliche Daten zugreifen und diese, wo erforderlich, steuernd nutzen. Zügige Fertigungsvorbereitung bei hoher Auftragsdichte Wer unter Zeitdruck arbeitet, kann es sich nicht leisten, wertvolle Zeit in der Auftragsbearbeitung zu verlieren. Oftmals greifen die Prozesse in Verwaltung und Fertigung jedoch nicht ineinander, sondern werden teils ohne Softwareunterstützung oder von Parallelsystemen aus gesteuert. Darüber hinaus müssen zu viele Daten manuell eingegeben werden, gelegentlich dieselben Daten in unterschiedliche Systeme ein nicht nur zeitaufwändiges, sondern auch fehlerbehaftetes Vorgehen. Mit Omnitec lassen sich Prozesse schlank und durchdacht strukturieren. Viele Prozesse laufen automatisiert ab und halten dadurch den Verwaltungsaufwand gering. Betriebsaufträge, EMPBs, Warenanhänger, VDA4902-Etiketten, Kommissionsaufträge, Einzel- und Sammellieferscheine, Rechnungen, Mahnungen, Angebote und Prüfprotokolle werden im Programm erstellt, basieren auf einer einheitlichen Datenbasis und stehen ohne Zeitverlust direkt zur Verfügung. Auch innerhalb der Branche differieren die Anforderungen. Zulieferer der Automotive- Industrie beispielsweise benötigen ein softwaregestütztes Qualitätsmanagement, das den Anforderungen von Automobilkonzernen gerecht wird. Omnitec führt Qualitätsdaten konsequent zusammen und liefert darauf basierend Dokumente wie EMPBs, Korrosionsatteste, Prüfberichte oder 8D- Reports. So entsteht eine lückenlose Qualitätshistorie inklusive aller Prozesse, Instrumente und Daten, wie sie insbesondere bei Audits gefordert wird. 40 WOMag

43 OBERFLÄCHEN ERP-Lösung Omnitec: im Einsatz bei über 150 oberflächenbearbeitenden Lohnunternehmen Eine weitere Aufgabe der Software ist es, für eine zeit- und kostenoptimale Auslastung der Anlagenkapazität zu sorgen. In der Omnitec-Fertigungsplanung können Anlagenkapazitäten unter Berücksichtigung von Durchlaufzeiten und vereinbarten Wunschterminen geplant werden. Um Rüstzeiten und Farbwechsel zu minimieren können Aufträge mit gleicher Vorbehandlung, Verfahren oder Farben zu sinnvollen Produktionseinheiten zusammengefasst werden. Dass das für die Fertigung erforderliche Material in der richtigen Menge zum richtigen Zeitpunkt beim richtigen Arbeitsschritt vorliegt, gewährleistet ein in der Software integriertes Rezepturmodell. Es berechnet den Verbrauch an Rohteilen, Chemie, Packmitteln, Warenträgern, Bedarfs- und Hilfsstoffen, die in einem Verfahrensschritt benötigt werden. Branchenkenntnis als Kernkompetenz Bei aller Bedeutung, die branchenspezifische Funktionalität in den Unternehmen hat: Branchenkompetenz in einer Software umzusetzen reicht allein nicht aus. Oberflächenbearbeiter sollten von ihrem Softwaredienstleister gerade vor der Einführung eines neuen Betriebssystems fachkundige Beratung erwarten. Softec-Berater kennen die Oberflächenbranche seit Jahren. Bei Kundenterminen sind sie sprichwörtlich vor Ort, nicht nur in den Besprechungsräumen des Kunden, sondern vor allem in den Fertigungshallen, in Lagern und Büroräumen, dort wo die realen Abläufe stattfinden und wo deren Auswirkungen direkt zu sehen sind. Sie verstehen die betrieblichen Prozesse der oberflächenbearbeitenden Unternehmen und unterstützen dabei, Kostenfallen zu identifizieren und Optimierungspotenziale auszuschöpfen. Diese Potenziale zu erkennen und entsprechende individuelle Lösungen zu erarbeiten, darauf hat sich Softec mit 20 hochqualifizierten Mitarbeitern spezialisiert. Softec AG Durmersheimer Str. 55, D Karlsruhe Umfassende EDI-Unterstützung Zunehmend gewinnt auch in der Oberflächenbearbeitung die elektronische Datenübertragung zwischen Unternehmen einer Prozesskette an Bedeutung. Electronic Data Interchange (EDI) bietet die Möglichkeit, Aufträge vom System eines Auftrag gebers aus direkt in das eigene ERP-System einzustellen. So kann auf die Datenerfassung im Lohnunternehmen verzichtet werden, was eine deutliche Zeitersparnis in der Auftragsbearbeitung mit sich bringt. Allerdings muss sichergestellt sein, dass der Datenaustausch geprüft stattfindet. Omnitec prüft EDI-Daten direkt beim Import und zeigt unvollständige oder fehlerhafte Daten, zum Beispiel fehlende Auftragsnummern, automatisch in den Bestellungen, Lieferabrufen oder Rahmenaufträgen an. Mitarbeiter in der Auftragsbearbeitung erkennen dadurch Datenprobleme direkt im System und können entsprechend schnell reagieren WOMag 41

44 VERBÄNDE SONDERTHEMA Neues von der Oberfläche Bericht über einen Workshop von Vecco und Eupoc in Würzburg REACh hat, so die einführenden Worte des Vecco-Vorsitzenden Jochen Schmitt, inzwischen einen erheblichen Einfluss auf die Produktion genommen. Dabei ist die gesamte Lieferkette vom Chemielieferanten über den Beschichter bis hin zum Endabnehmer betroffen. Jochen Schmitt gab sich jedoch zuversichtlich, dass der Kreis aus kompetenten Fachleuten Dr. M.-M. Zimmer, B. Sessler, U. Sievers und Dr. U. König und den interessierten Fachleuten aus den teilnehmenden Unternehmen am Ende des Workshops am 7. Mai in Würzburg Hilfen für eine innovative Zukunftsarbeit erhalten haben. Einführend stellte Dr. Malte Zimmer das erstaunliche Resultat einer durchgeführten Fragebogenaktion bei Beschichtungsunternehmen vor: So gaben etwa 80 Prozent der Befragten an, dass sie überhaupt keine Planung der zukünftigen Aktivitäten bezüglich ihrer Angebote und Entwicklungsarbeiten betreiben, da sie weit überwiegend kundengesteuert sind. Wie er weiter ausführte stellt sich momentan für viele Unternehmen das Problem, die angebrachte Art und Weise der eigenen Unternehmensentwicklung auswählen zu müssen, da die auftretenden Herausforderungen vielschichtig und nicht immer selbst beeinflussbar sind. Ganz besonders Wert legen die Veranstalter des Workshops auf die Erarbeitung von konkreten Zielen und konkreten Arbeiten, an denen sich die Teilnehmer aktiv beteiligen. Dabei wird das Aktive als Voraussetzung für Ergebnisse gesehen! Neues von Vecco e.v. Auf der letzten Versammlung des Vecco e. V., die am Vortag des Workshops in Würzburg stattgefunden hat, wurden vor allem bezüglich neuer Aktivitäten Änderungen des Namens und der zukünftigen Zielrichtung getroffen. So wurde der bisherige Namen Verein zur Wahrung von Einsatz und Nutzung von Chromtrioxid und anderen Chrom(VI)- Verbindungen in der Oberflächentechnik e. V. (VECCO) geändert und lautet jetzt Verein zur Wahrung von Einsatz und Nutzung von Chromtrioxid und anderen Chemikalien in der Oberflächentechnik e. V. (VECCO) Im Sinne dieser Änderung ist es, andere durch REACh zu erwartende Verbotsstoffe für die Mitglieder des VECCO zu betreuen, ohne für jeden Stoff einen eigenen Verein zu gründen. Die pro Sparte anfallenden Kosten sollen auf die jeweilige Sparte aufgeteilt werden, damit jedes Mitglied nur für die Stoffe zahlt, die für das Mitglied relevant sind. Mit der Gründung einer Nickelsparte ist der erste Schritt in diese Richtung getan. Des Weiteren wurde die Aufnahme von Ehrenmitgliedern beschlossen. Zusätzlich zu dem bisherigen Ehrenmitglied Klaus Szameitat sind als Ehrenmitglieder Andrea Thoma-Böck und Dr. Martin Metzner einstimmig gewählt worden. Markt und Wettbewerb Im ersten Vortrag machte Berthold Sessler klar, dass die Veränderung der Märkte die Aufgaben der Marktteilnehmer vorgeben. So gehen momentane Prognosen davon aus, dass die Oberflächentechnik bis 2020 ein stetes Wachstum verzeichnen kann. Allerdings werden die Anforderungen an die Branche zunehmend vom internationalen Ausland vorgegeben. Ein merkliches Problem der Branche in Deutschland ist das Defizit bei den Fachkräften, was unter anderem auf das nach wie vor schlechte Image zurückgeführt wird. Daneben spielt die Verknappung der Ressourcen an Material und Energie eine immer größere Rolle. Auf europäischer Ebene wird nach Überwindung der derzeitigen Wirtschaftsprobleme im Westen ein Wachstum erfolgen. Der Osten Europas wird eine anhaltende Investitionsneigung erfahren und damit zugleich seine Produkte immer stärker nach Deutschland und Westeuropa exportieren. Die USA und Asien können ebenfalls ein Wachstum verzeichnen sowie einen verstärkten Warenaustausch. Dies alles macht deutlich, dass der internationale Wettbewerb für deutsche Unternehmen zunimmt. Sessler zufolge werden Großkunden und Lieferanten einen immer stärkeren Einfluss nehmen, beispielsweise in Bezug auf die Einkaufs- und Verkaufspreise. Effekte des steigenden Wettbewerbs können beispielsweise die Forderung nach Aufzeigen von Mehrwert durch die Beschichtung oder auch eine Erhöhung der Innovationskraft der Anbieter sein. Die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen sind in zunehmendem Maße dadurch gekennzeichnet, dass die Geschäftsbeziehungen mit großen Unternehmen auf Seite der Chemielieferanten und Kunden geschlossen werden, was in der Regel eine andere Organisation erforderlich macht. Die notwendigen Investitionen erfordern eine bessere Kapitalausstattung, was wiederum mit Bedacht aufgebaut werden muss. Die Veränderung durch die Weiterentwicklung bei den Kunden macht sich durch deren wachsende Betriebsgröße sowie das veränderte Einkaufsverhalten bemerkbar. So sinkt beispielsweise durch den höheren Wettbewerbsdruck die Lieferantentreue. Bei den Verfahren der Oberflächenbehandlungen wird die Forderung nach Schichten 42 WOMag

45 VERBÄNDE mit mehreren Funktionen, nach geringerer Belastung der Umwelt, aber auch nach erweiterten Serviceleistungen wie Montage oder Transport stärker. Im Ergebnis führt dies zur Forderung nach einer Reduzierung der Kosten sowie einer Verbesserung des Images, beispielsweise durch Erhöhung der Material- und Energieeffizienz und den optimalen Einsatz von qualifiziertem Personal. Darüber hinaus sollte aber auch auf staatliche Hilfen zurückgegriffen werden. Gegenüber dem Kunden muss die Außenwirksamkeit deutlich gesteigert werden. Dies kann unter anderem durch Hinwendung der Unternehmen zur übergeordneten Interessenvertretungen erfolgen. Erforderlich ist dazu eine starke Eigeninitiative der Marktvertreter. Ein weiteres Aufgabenfeld wird in der Ausbildung von Fachkräften gesehen. Hier sind noch erhebliche Anstrengungen zu leisten, um die Oberflächentechnologie für Jugendliche attraktiv zu machen. Gleiches gilt im Übrigen auch bei der Darstellung von Mehrwert durch die Oberflächenbehandlung; die Leistung beispielsweise der Galvanotechnik ist stärker zu betonen. Dass dies erfolgreich sein kann, wird von einigen Unternehmen, die dies bereits aktiv tun, bestätigt. Unter Umständen sind für solche Aktionen auch staatliche Förderungen erhältlich und so endlich auch für einen breiteren Kreis der Marktteilnehmer zu realisieren. Erkennbare Trends Dr. Uwe König gab einen Einblick in die aktuellen Trends in der Oberflächentechnik. Er zeigte sich erfreut, dass in der Branche wenigstens etwa zehn Prozent der befragten Unternehmen sich mit Entwicklungen und Innovationen befassen. Als Hintergründe von Trends sind in erster Linie Kundenwünsche zu nennen. Darüber hinaus gibt es aber auch die Möglichkeit, dem Kunden zu zeigen, welche Entwicklungen aus der Technologie erwachsen können. Dies hat den Vorteil, dass der aktive Part bei den Unternehmen der Oberflächentechnik liegt, was das Image bereits positiv beeinflusst. Schließlich wirken sich auf Trends auch die politischen und gesetzlichen Vorgaben aus, was jedoch auf anderer Ebene kritisch hinterfragt werden muss. Als Folgerungen aus solchen Überlegungen entstehen Roadmaps (Fahrpläne zur langfristigen Vorgehensweise), die sich mit den Umsetzungsmöglichkeiten neuer Entwicklungen unter Einbeziehung des eigenen Arbeitsumfeldes befassen. Dies schließt die kontinuierliche Bearbeitung von Entwicklungsthemen unter Nutzung von Fördermöglichkeiten und damit gerade von unternehmensübergreifenden Inhalten und Aktivitäten ein. Interessant sind Entwicklungen auf Ebene der Europäischen Union. So wurde erkannt, dass Dienstleistungen nicht das alleinige Heil sind. Deshalb soll nach dem Willen der EU-Politiker der Anteil der Industriefertigung am Bruttosozialprodukt von derzeit 16 Prozent auf 20 Prozent bis zum Jahr 2020 gesteigert werden. Hierfür wird die Umsetzung von technischen Fortschritten auf EU- Ebene unterstützt. Außerdem wird an der Behebung des gravierenden Fachkräfteund Informationsmangels gearbeitet, aber auch die Akzeptanz der Oberflächentechnik bei den Kunden in den Vordergrund gerückt. Aktuell ist in diesem Zusammenhang als erfreuliche Tatsache zu nennen, dass Galvanotechnik und Ober flächentechnik auch in Kommentierungen von EU-Papieren auftauchen. Als Trends sieht der Referent neben Korrosionsschutz und Qualität als neuere Punkte Produktionstechnik oder Stoffsicherheit. Neu hinzugekommen sind auch die Bereiche Mikrotechnik und Leichtbau. Themenfelder in der Mikrotechnik sind beispielsweise Verschleißprüfung, Plagiatsschutz, Selbstreinigung oder Sensorikaufgaben, die durch Galvanotechnik aufgebaut werden. Sehr intensiv wird die Nutzung von RFID-Strukturen mit Hilfe von Galvanotechnik diskutiert. Solche Strukturen unterstützen unter anderem die Lebensdauerverfolgung. Beim Thema Leichtbau rückt die Beschichtung von Polymeren und faserverstärkten Kunststoffen, porösen Materialien oder Materialverbünden in den Fokus. Bei porösen Materialien entstehen aufgrund der großen Oberfläche und der daraus entstehenden großen Angriffsflächen mit sinkenden Beständigkeiten besondere Herausforderungen, die bisher einen breiten Einsatz verhindert haben. Als notwendige Entwicklungen im Bereich Leichtbau können unter anderem neue Werkzeuge zur besseren Bearbeitung der Materialien, aber auch neue Beschichtungen genannt werden. Neben Kunststoffen müssen zunehmend Magnesium oder Aluminium sowie Bioverbundwerkstoffe Berücksichtigung finden. Dr. König sieht im Hinblick auf die Trends den Vergleich der Technologien als wichtige Komponente. Dazu sind Identifikationen von Vergleichsparametern, Kenngrößen der Werkstoffe, Einsatzfälle mit den verfügbaren Parametern oder die Marktfähigkeit der einzelnen Technologien und Verfahren notwendig. Auch hier wurden bereits erfolgreiche Ansätze im Zusammenhang mit EU-Unterstützungen durch WeGaNet erzielt, bei dem Forschung & Entwicklung für kleine und mittlere Unternehmen realisiert werden. WeGaNet unterstützt bevorzugt die Netzwerkschaffung zur Realisierung von Oberflächentechnologien, die bisher den Sprung von der Ideen in die Praxis nicht geschafft haben. Die Netzwerkpartner übernehmen hierbei im ersten Schritt die Strukturierung des Problems mit Lösungsansätzen. Wird der Lösungsweg als positiv eingeschätzt, so bringt das Netzwerk die richtigen Partner zusammen und betreut den Fortgang. Insgesamt sind in WeGaNet 16 Unternehmen involviert, was branchenbezogen allerdings noch als unzureichend angesehen werden muss. In der Regel sind kleine Unternehmen mit dem bürokratischen Aufwand überfordert. Insbesondere sind inzwischen auch die notwendigen Dokumentationen für Förderprojekte so hochgeschraubt worden, dass sie sich im Prinzip nicht mehr lohnen, das heißt der Aufwand übersteigt die Höhe des Fördermittels. WeGaNet bearbeitet unter anderem aus diesem Grund nur Projekte mit Förderhöhen über 1 Million Euro. Ressourceneffizienz Udo Sievers warf in seinem Beitrag einen Blick auf das europäische Zentralthema Ressourcenffizienz, wobei hier als Ressourcen Energie und Material zu verstehen sind. Bei Rohstoffen, Betriebsstoffen und Energie ist nach Untersuchungen ein durchschnittliches Einsparpotenzial von zehn bis 15 Prozent zu sehen. Dabei fällt auf, dass die Lieferkette bisher kaum eine Priorität auf die Einsparung gelegt hat, sondern die Prioritäten vornehmlich auf Prozessoptimierung, Fertigungsoptimierung oder Mitarbeiterschulung gerichtet sind. Dabei konnte an einem Beispiel aus der Lieferkette einer Hydraulikstange von der Stahlerzeugung bis zur abschließenden Hartverchromung ein Einsparpotenzial von mehr als 50 Prozent (Rohstoff, Betriebsstoff, Energie) aufgezeigt werden. Der Referent wies darauf hin, dass in erster Linie die Schnittstellen, das heißt die Diskussion zwischen den einzelnen Prozessfolgen, den Erfolg bringen. Konkret wurde diese Abfolge an einer Hydraulikstange WOMag 43

46 VERBÄNDE ermittelt, bei der die Fehlersuche mehrere Monate gedauert hat, und Verluste von mehreren Hundertausend Euro verursachte. Damit fallen Kosteneinsparungen durch kostengünstiges, aber ungeeignetes Grundmaterial überhaupt nicht mehr ins Gewicht. Grundproblem ist dabei die Schwierigkeit, unterschiedliche Unternehmen innerhalb der Lieferkette zur umfassenden Kommunikation und Koordination zu bewegen. Unter innerhalb der Lieferkette ist nach einer Definition einer Branchenanalyse der EU- Kommission das zentrale Bindeglied zwischen Rohstoffverarbeiter und Kunden zu verstehen, was dort zugleich aber auch als die unsichtbare Branche bezeichnet wird. Auch dies legt nahe, dass die Branche der Oberflächentechnik sich mehr Aufmerksamkeit erarbeiten und die Beziehung zu den Kunden verbessern muss. Nach Untersuchungen der IKB über die Automobilherstellung aus dem Jahr 2012 fällt auf, dass die Zahl der Patente drastisch gestiegen ist und sich zugleich der Anteil von Lieferanten zu OEMs stark zu den Lieferanten hin verschoben hat. Dies spiegelt den hohen Innovationsdruck wider, der von den großen zu den kleinen Unternehmen verschoben wurde. Zunehmend setzen Produzenten auf eine Nachhaltigkeitsbetrachtung. Dies wurde explizit von BMW bei der Entwicklung des Elektrofahrzeugs BMW i3 vorgenommen. Die Nachhaltigkeitsleistung wird hierbei gemeinsam mit dem Lieferanten verbessert, wobei Ressourcen und Energie eingespart werden sollen. Enthalten sind in solchen Vorgaben gemeinsam erarbeitete Standards zur Erreichung der Ziele. Zur Umsetzung sind vor allem die Potenziale in der Lieferkette aktiv zu nutzen. Zugleich zeigen Aktionen aus Kooperationen bei Kunden ein deutlich höheres Gewicht als Einzelaktionen. Aktionen Wie Dr. Malte Zimmer einführend klarstellte, hat REACh die bisher gewohnte Betrachtung einer Einbahnstraße vom Bauteilhersteller als Kunde zum Beschichter umgekehrt. Jetzt ist es notwendig, dass der Beschichter mit seinem Kunden in Diskussion tritt und abklärt, welche Arten von Beschichtungen oder welche Alternativen dazu verfügbar sind. Entstanden sind so die Herausforderungen durch die neuen und ständig im Wandel befindlichen Gesetze. Dabei gehen die Regelungen immer tiefer und sind detaillierter, wofür der Referent BREF als Beispiel nannte. Insgesamt ist der Umfang an zu bearbeitenden Anforderungen, die nichts mit dem Kerngeschäft zu tun haben, so hoch, dass die Technologien gegenüber der Erfüllung der gesetzlichen Regelungen als Arbeitsaufgaben in den Hintergrund rücken. Dabei steigt die Problematik der Bearbeitung durch die zunehmende Verflechtung des Markts. Insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen hat sich so die Anforderung erheblich erhöht, unabhängig an welcher Stelle das Unternehmen in der Produktionskette steht. Besonders aus REACh erwachsen diverse Themenfelder: zum einen als unmittelbares Kerngeschäft in Fragen der konkret eingesetzten Technologien und zum anderen als mittelbares Kerngeschäft durch die formal-inhaltlichen Aufgaben. Diese können beispielsweise in Expositionsszenarien, Stoffeigenschaften, der Prüfung von technologischen Alternativen oder sozioökonomischen Betrachtungen bestehen. Insbesondere müssen alle Lösungen in allen Lieferketten alle Anforderungen (z. B. kundenspezifisch, regulativ, gesellschaftlich oder regional) erfüllen. Schließlich kommen politische, nicht-technologische sowie juristische Themen hinzu. Diese sind nicht branchenbezogen, sondern komplex über alle Lieferketten zu bearbeiten. Alles das führt zu einer immensen und kaum mehr zu überschauender Komplexität an zu bearbeitenden Themen. Zur Bewältigung der Aufgaben bieten sich moderne, jedoch einfache Methoden der Informationsgewinnung, Informationsbearbeitung, Informationsdokumentation, Informationsweitergabe, Kooperation und Kommunikation an. Ganz besonders hoch zu bewerten ist die Kooperation, bei der Ziele definiert und der Zielkorridor für deren Erreichbarkeit festgelegt werden. Als Strukturen stehen derzeit beispielsweise Verbände, themenbezogene Netzwerke, externe Koordinationen oder Kunden-Lieferanten- Beziehungen zur Verfügung. Alle diese Aufgaben können große Unternehmen durch die Bildung von Stabsabteilungen oder Arbeitsgruppen in der Regel problemlos erfüllen. Kleine und mittlere Unternehmen stoßen dagegen wegen fehlender Kapazitäten an Fachkräften und teilweise auch an finanziellen Mitteln an ihre Grenzen. Diese Aufgaben können Netzwerke oder Vereinigungen wie Vecco und Eupoc übernehmen. Sie stellen bei entsprechender finanzieller Unterstützung durch die Teilnehmer die notwendigen Fachkräfte und können sich voll auf die anstehenden Aufgaben konzentrieren mit dem Vorteil einer intimen Branchen- und Technologiekenntnis. Einziger Nachteil ist die Tatsache, dass eine solche Zusammenarbeit nicht staatlich gefördert wird. Hier wiederum kommt dann aber WeGaNet als überregionales Netzwerk von Unternehmen und Forschungseinrichtungen in Betracht. Ziel der Netzwerkarbeit ist in diesem Fall die gemeinsame Entwicklung neuer Technologien, um die Projektpartner auf Dauer wettbewerbsfähiger zu machen. Kooperationen wie WeGaNet oder Vecco/Eupoc können dann beispielsweise als ZIM-Netzwerk gefördert werden. Schließen sich hier ausreichend Unternehmen zusammen, kann die finanzielle Belastung damit auf eine Kostenbeteiligung in Höhe von wenigen Prozenten gesenkt werden; damit lassen sich möglicherweise auch die neuen, nicht-wertschöpfenden Herausforderungen aus der Regularien wie REACh und allem was daraus folgt bewältigen. Fazit Der Workshop ergab aus seinen Vorträgen und lebhaften Diskussionen vor allem folgende Erkenntnisse: Die Anforderungen an kleine und mittlere Unternehmen gerade der Oberflächentechnik werden höher, sind aber nicht immer wertschöpfend Entwicklungen in der Oberflächentechnik zielen auf Mehrwert und gesteigerte Funktionalität Die Standards und Vorgaben von Großkunden schränken die Individualität der kleinen und mittleren Unternehmen zunehmend ein Optimierungspotentiale erwachsen zunehmend betriebsübergreifend, vorzugsweise entlang der Lieferkette In vielen Oberflächenbetrieben muss der Innovationsstau dringend beseitigt werden Die modernen Herausforderungen können kaum durch Einzelunternehmen bewältigt werden Doch die Teilnehmer beließen es nicht bei diesen Feststellungen. Sie vereinbarten vor Ort eine vertiefte Zusammenarbeit. Noch in 2013 soll ein offizielles, gefördertes Netzwerk aufgebaut werden, das konkrete Projekte ausarbeiten wird. Wenn die Branche diese Aktivität aufrecht erhalten kann, wird sie in wenigen Jahren ihre Position deutlich verbessert haben in jeder Beziehung! 44 WOMag

47 VERBÄNDE Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e. V. (DGM) DGM-Jahresbericht 2012 erschienen Ob Auszeichnungen, Jubiläen und Leistungen ihrer Mitglieder, Tagungen oder Fortbildungen im Bereich Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (MatWerk), internationale Vernetzung, Nachwuchsförderung, Initiativen der Fachausschüsse oder ihrer Arbeitskreise im 158 Seiten starken Rechenschaftsbericht der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e. V. (DGM) werden alle Themen präsentiert, die im letzten Jahr im Zentrum der Arbeit der DGM standen. Der Jahresbericht gibt nach Aussage von Dr.-Ing. Frank O. R. Fischer, geschäftsführendes Vorstandsmitglied der DGM, einen spannenden Einblick in die vergangenen Aktivitäten und Würdigungen der DGM-Mitglieder, bietet aber auch einen Gesamtüberblick über die wichtigsten Termine im letzten Jahr. Er freut sich, diesen Bericht nicht nur DGM-Mitgliedern präsentieren zu können, sondern der gesamten MatWerk-interessierten Öffentlichkeit. MatWerk-Höhepunkt 2012 war die internationale Breitbandtagung MSE Materials Science and Engineering in Darmstadt mit einem Besucherrekord von 1330 Teilnehmern. In zehn parallelen Sessions tauschte sich Wissenschaftler über Forschung und Entwicklungen im Bereich MatWerk aus. Darüber hinaus bot die MSE 2012 Gelegenheit für weitere Veranstaltungen, unter anderem die gemeinsam mit der Deutschen Forschungsgemeinschaft organisierte Podiumsdiskussion über die Konsequenzen der Energiewende für das Fachgebiet MatWerk. Hier trafen namhafte Größen aus Energiewirtschaft und Forschung zusammen. Im Fokus der Anstrengungen der DGM stand und steht aber auch die Nachwuchsarbeit. Neben den schon seit längerem etablierten Nachwuchskarriereworkshops, MatWerk- Akademien und der internationalen Tagung Junior Euromat bot die DGM 2012 erstmals das Nachwuchsforum an. Auf dieser Plattform für junge Wissenschaftler und Praktiker fanden im Mai 2012 circa 80 junge MatWerker zusammen und erarbeiteten gemeinschaftlich Konzepte für eine Jung-DGM. Der Jahresbericht ist online auf de/dgm-info/bericht zu sehen. Außerdem kann er kostenfrei in gedruckter Form über die DGM-Geschäftsstelle bestellt werden (E- Mail: Die Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e. V. ist die größte technisch-wissenschaftliche Fachgesellschaft auf dem Gebiet der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik in Europa. Sie fördert mit ihren interdisziplinären Fachausschüssen, Veranstaltungs- sowie Fortbildungsreihen den Dialog zwischen Wissenschaft und Industrie. Der Verein mit Sitz in Frankfurt sorgt für eine deutschlandweite und internationale Vernetzung der Experten, organisiert europaweit Tagungen und Kongresse und bezieht auch den Nachwuchs ein. Mit Exkursionen, vergünstigtem Zugang zu Fortbildungs- und Tagungsplätzen, einer Jugendvertretung (Jung-DGM) und speziellen Nachwuchsveranstaltungen unterstützt die Organisation junge Materialwissenschaftler und Werkstofftechniker. Die Fachausschüsse der DGM decken nahezu alle Materialklassen, Prozesstechniken zur Materialherstellung und -verarbeitung, Erkenntnis- und Anwendungsfelder im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ab. RUBRIKEN Institut für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH) an der Universität Paderborn Mit einer Festveranstaltung am 24. Mai wurde das Institut für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH) der Universität Paderborn im Auditorium maximum offiziell eröffnet. Das ILH als Zentrale Wissenschaftliche Einrichtung der Universität befasst sich mit Hybridbauweisen, die einen kostengünstigen und damit großserientauglichen Extremleichtbau ermöglichen. Dies führt zur erheblichen Einsparung von Ressourcen und Reduzierung wie beispielsweise der Kraftstoffverbräuche von Pkws. Die Hybridtechnologie vereint völlig unterschiedliche Werkstoffe wie Metalle und faserverstärkte Kunststoffe in einer einzigen Komponente. Neuer Leiter F&E bei SurTec Mit Wirkung vom 1. April 2013 übernahm Dr. Jochen Heber die Position als Leiter Forschung & Entwicklung Galvanotechnik der SurTec International GmbH. Er zeichnet somit verantwortlich für die Forschung und Entwicklung im Bereich Galvanotechnik, die sich derzeit aus einer Gruppe in Zwingenberg und einer weiteren Gruppe bei der Sur- Tec do Brasil in Brasilien zusammensetzt. Henri Sep Vice President bei Enthone Henri Sep ist seit Mai 2011 bei Enthone und war zunächst als Director of Marketing, Performance Coatings Europa tätig. In dieser Zeit leitete er das Europäische Marketing Team von Enthone und lieferte kundenorientierte Lösungen an OEM, Verarbeitungsbetriebe und Auftragswerkstätten, bei denen sowohl verschleißfeste, korrosionsbeständige und dekorative Schichten für Anwendungen im Automobilbereich, Maschinenbau, Sanitär und Gebäudekomponenten, Schmuck und andere dekorative Endschichten zugelassen, spezifiziert und eingesetzt werden. In seinem erweiterten Tätigkeitsbereich wird Henri Sep den Kundennutzen noch erhöhen und die Marktführung von Enthone in den Bereichen Chemisch Nickel, Hartchrom und der Kunststoffgalvanisierung weiter festigen und das bereits sehr starke Portfolio an Zinklegierungssystemen und Vorbehandlungsverfahren noch verstärken. Poeton Industries erweitert globale Aktivitäten Die Poeton Industries (Großbritannien) hat mit der Applied Total Control Treatment Pte Ltd (ATC) (Singapur) ein Joint Venture im Bereich Oberflächentechnik geschlossen. Poeton Industries expands its global footprint Poeton Industries Ltd and Applied Total Control Treatment Pte Ltd (ATC) has created a Joint Venture surface treatment business based in Singapore and Malaysia. Weiter auf Die gesamten Inhalte der Nachrichten und weitere interessante Neuigkeiten finden Sie in Aktuelles unter WOMag 45

48 RUBRIKEN Neue Normen Messen Prüfung (Analysen- und Messtechnik) DIN 51919: / Titel (deutsch): Prüfung von Kohlenstoffmaterialien Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes von Elektroden nach dem Strom-Spannungsverfahren Feststoffe / Titel (englisch): Testing of carbonaceous materials Determination of the electrical resistivity of electrodes according to the current-voltage method Solid materials Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: , Ersatz für: DIN 51919: , Sprachen: Deutsch Einführungsbeitrag: Das Verfahren nach diesem Dokument dient der zerstörungsfreien Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes von unbearbeiteten Kohlenstoff- und Graphitelektroden sowie von bearbeiteten Kohlenstoff- und Graphitelektroden nach DIN EN 60239, kurz Elektroden genannt, bei Raumtemperatur. Der spezifische elektrische Widerstand gibt Hinweise auf die elektrische Belastbarkeit einer Elektrode. Für diese Norm ist das Gremium NA AA Prüfverfahren für Kohlenstoff und Graphit im DIN zuständig. / Änderungsvermerk: Gegenüber DIN 51919: wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Erweiterung des Anwendungsbereiches durch Aufnahme der Graphitelektroden nach DIN EN 60239; b) Aktualisierung der Verweisungen; c) Bilder aktualisiert; d) Durchführung präzisiert; e) redaktionelle Überarbeitung des Textes. DIN EN 10211: / Titel (deutsch): Chemische Analyse von Eisenwerkstoffen Bestimmung des Titananteils in Stahl und Eisen Flammenatomabsorptionspektrometrisches Verfahren; Deutsche Fassung FprEN 10211:2013 / Titel (englisch): Chemical analysis of ferrous materials Determination of titanium in steels and cast irons Flame atomic absorption spectrometric method; German version FprEN 10211:2013 Dokumentart: Norm-Entwurf, Ausgabedatum: , Erscheinungsdatum: , Einsprüche bis , Sprachen: Deutsch Einführungsbeitrag: In diesem europäischen Norm-Entwurf wird ein Verfahren zur Bestimmung der Anteile von Titan in Stahl und Eisen mithilfe der Flammenatomabsorptionsspektrometrie beschrieben. Das Verfahren ist für legierte und unlegierte Stähle und Eisen mit Titananteilen zwischen 0,01 % und 1 % (Massenprozent) anwendbar. Für diesen Norm-Entwurf ist das Gremium NA AA Analysenverfahren im DIN zuständig. / Änderungsvermerk: Gegenüber DIN EN 10211: wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Abschnitt 1, Stahl und Eisen wurde durch unlegierten und legierten Stahl und Gusseisen ersetzt; b) Abschnitt 3, Klarstellung hinsichtlich der Verwendung von Aluminiumchlorid im Rahmen der beiden beschriebenen Aufschlussverfahren; c) Ergänzung von (Informationen zu Linearitätskriterien); d) Tabelle 1, Ergänzung für Titangehalte von 0,025 % und 0,075 %; e) Unterabschnitt 7.6 wurde mit 7.5 zusammengefasst; f) Abschnitt 8, Gleichung: Schreibweise verändert; g) Anhang A, die Anmerkungen wurden in den Text aufgenommen und die Korrelationskoeffizienten wurden korrigiert; h) Anhang B: Ergänzt. DIN EN ISO : / Titel (deutsch): Metallische Werkstoffe Härteprüfung nach Rockwell Teil 1: Prüfverfahren (ISO/DIS :2013); Deutsche Fassung pren ISO :2013 / Titel (englisch): Metallic materials Rockwell hardness test Part 1: Test method (ISO/DIS :2013); German version pren ISO :2013 Dokumentart: Norm-Entwurf, Ausgabedatum: , Erscheinungsdatum: , Einsprüche bis , Sprachen: Deutsch Einführungsbeitrag: Dieser Teil von ISO 6508 legt das Verfahren zur Standardhärte- und Oberflächenhärteprüfung nach Rockwell für metallische Werkstoffe fest (Skalen und geltende Anwendungsbereiche nach Tabelle 1), das für ortsfeste und ortsbewegliche Härteprüfmaschinen gilt. Für Sonder-Werkstoffe und/oder -Erzeugnisse gelten besondere Internationale Normen (zum Beispiel ISO und ISO 4498). Dieses Dokument (pren ISO :2013) wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 164 Mechanical testing of metals, Unterkomitee SC 3 Hardness testing erarbeitet (Sekretariat: DIN, Deutschland) und von ECISS/TC 101 Prüfverfahren für Stahl (andere als chemische Analysen) (Sekretariat: AFNOR, Frankreich) im Rahmen der Wiener Vereinbarung übernommen. Das zuständige deutsche Gremium ist der Arbeitsausschuss NA AA Härteprüfung für Metalle im Normenausschuss Materialprüfung (NMP). / Änderungsvermerk: Gegenüber DIN EN ISO : wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Erweiterung der HRA- Skale von 88 HRA auf 95 HRA; b) Erweiterung der HRB-Skale von 20 HRB auf 10 HRB; c) Überarbeitung von Abschnitt 7; d) vermehrte Angabe von Sollwerten als Mittelwert mit (ggf. asymmetrischer) Toleranz anstelle von Spannweiten; e) neuer Abschnitt 10 mit Hinweisen zur Umwertung in andere Härteskalen oder in Zugfestigkeit; f) Erweiterung von Anhang E in Richtung tägliche Überprüfung der Prüfmaschine mit einem Verfahren zur Bestimmung von Abweichung und Streuung durch den Anwender; g) Einstufung der Hinweise zur Benutzung von Diamanteindringkörpern in Anhang als normativ; h) intensive Überarbeitung von Anhang G zur Messunsicherheit; i) redaktionelle Änderungen. Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen DIN EN ISO : / Titel (deutsch): Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen Rauheitskenngrößen von gestrahlten Stahloberflächen Teil 1: Anforderungen und Begriffe für ISO-Rauheitsvergleichsmuster zur Beurteilung gestrahlter Oberflächen (ISO :2012); Deutsche Fassung EN ISO :2012 / Titel (englisch): Preparation of steel substrates before application of paints and related products Surface roughness characteristics of blast-cleaned steel substrates Part 1: Specifications and definitions for ISO surface profile comparators for the assessment of abrasive blast-cleaned surfaces (ISO :2012); German version EN ISO :2012 Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: , Sprachen: Deutsch Einführungsbeitrag: Dieser Teil von DIN EN ISO 8503 legt die Anforderungen an ISO-Rauheitsvergleichsmuster für den Sicht- und Tastvergleich von Stahloberflächen fest, die mit kugeligen oder kantigen Strahlmitteln gestrahlt worden sind. ISO- Rauheitsvergleichsmuster werden vor Ort benutzt, wenn die Rauheit vor dem Auftragen von Beschichtungsstoffen oder vor anderen schützenden Behandlungen beurteilt werden soll. Die dieser Norm zugrundliegende Internationale Norm wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 35 Paints and Varnishes in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 139 Lacke und Anstrichstoffe erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Für diese Norm ist das Gremium NA UA Oberflächenvorbereitung und -prüfung im DIN zuständig. / Änderungsvermerk: Änderungen Gegenüber DIN EN ISO : wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) der Text wurde redaktionell und technisch überarbeitet. Gegenüber DIN EN ISO : wurden folgende Korrekturen vorgenommen: a) in 3.12 wurde das Wort mittlere ergänzt: b) in der zweiten Tabellenhälfte von Tabelle 2 wurde das zweite Wort kantig durch kugelig ersetzt. ISO/FDIS 7583: / Titel (englisch): Anodizing of aluminium and its alloys Terms and definitions Dokumentart: Norm-Entwurf, Ausgabedatum: , Ersatz für ISO/FDIS 7583: , Sprachen: Englisch DIN 50018: / Titel (deutsch): Prüfung im Kondenswasser-Wechselklima mit schwefeldioxidhaltiger Atmosphäre / Titel (englisch): Testing in a saturated atmosphere in the presence of sulfur dioxide Dokumentart: Norm, Ausgabedatum: , Ersatz für: DIN 50018: , Sprachen: Deutsch Einführungsbeitrag: Diese Norm beschreibt die allgemeinen Bedingungen, die bei der Prüfung von Proben in Kondenswasserklimaten mit schwefeldi- Lesen Sie weiter als Abonnent unter: Normen beziehen Sie beim Beuth Verlag, Berlin 46 WOMag

49 RUBRIKEN Patente PS Patent Deutschland EP Europapatent WP Weltpatent Mechanische Metallbearbeitung Bürstmaschine für Metallbänder im Durchlauf B21B 45/02; AT: , OT: , PT: ; Anm.: Kramer, Carl, Prof. Dr.-Ing., Aachen, DE; Erf.: Kramer, Carl, Prof. Dr.-Ing., Aachen, DE Eine Bürstmaschine mit mindestens einer Walzenbürste zur Oberfl ächenbehandlung von Metallbändern im Durchlauf, wobei jede Walzenbürste das über eine Gegendruckrolle geführte Band im Bereich der Bandumschlingung im Bereich der Gegendruckrolle bearbeitet, hat ein zumindest teilweise als metallischer Hohlkörper, der als Blech-Schweißkonstruktion ausgeführt sein kann, gestaltetes Maschinengestell. Durch Ausgießen des bzw. der Hohlkörper mit einer Vergussmasse, z.b. Mineralguss oder Reaktionsharzbeton, die nach Aushärten eine feste Verbindung mit der Hohlkörperinnenwand eingeht, erhält das Maschinengestell Gestaltfestigkeit, Steifi gkeit und Dämpfungseigenschaften, die den entsprechenden Eigenschaften einer Stahlschweißkonstruktion nach dem Stand der Technik weit überlegen sind. Bei Ausführung der Bürstmaschine mit beidseitiger Lagerung der Walzenbürsten und Gegendruckrollen weist die Maschine vorteilhaft eine Verstellung für jede Walzenbürste vertikal zum Bandlauf mit Hilfe von mindestens zwei in Buchsen geführten Säulen auf. Die Buchsen zur Führung der Säulen sind in Bereichen des Maschinengestells zwischen dessen beidseits des Bandlaufs befi ndlichen Seitenwänden angeordnet. Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Werkzeugaufnahmen B24C 3/00, AT: ; OT: ; PT: ; Anm.: Miksch GmbH, Göppingen, DE; Erf.: Miksch, Alexander, Dipl.-Ing., Göppingen, DE Offenbart wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Reinigung einer Werkzeugaufnahme, wobei in einer Reinigungskammer Strahldüsen vorgesehen sind, über die Trockenschnee oder Trockeneis auf die zu reinigenden Flächen der Werkzeugmaschine aufgestrahlt wird. Verfahren zur Oberflächenverfestigung einer Komponente einer Windturbine B24C 1/10; AT: ; OT: ; PT: ; Anm.: Siemens Aktiengesellschaft, München, DE; Erf.: Ventzke, Klaus, Langerwehe, DE Beschichten Verschleißfester Überzug zum Schutz einer Oberfläche, Verfahren zum Schützen einer Oberfläche und beschichteter Kolbenring C23C 4/06; AT: ; OT: ; PT: ; Anm.: Mahle International GmbH, Stuttgart, DE; Erf.: Stong, Thomas C., Kent City, US; Einberger, Peter J., Muskegon, US; Smith, Thomas J., Muskegon, US Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit Wechselschichten C23C 16/455; AT: ; OT ; PT: ; Anm.: Schott AG, Mainz, DE; Erf.: Küpper, Thomas, Bad Gandersheim, DE; Bewig, Lars, Dr., Bad Gandersheim, DE; Moelle, Christoph, Dr., Bad Gandersheim, DE Bei CVD-Verfahren, umfassend PECVD und PICVD- Verfahren, soll durch die Erfi ndung die verunreinigungsfreie, möglichst zeitlich und mengenmäßig präzise Zufuhr von Prozessgasen für die angestrebten Schichtsysteme verbessert werden. Dazu sieht die Erfindung eine Beschichtungsanlage und ein Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit Wechselschichten vor, bei welchen in einen Gasmischpunkt abwechselnd Prozessgase eingeleitet und mit einem weiteren Gas gemischt und zur Reaktionskammer geleitet werden, in welcher die Abscheidung durch Erzeugung eines Plasmas durchgeführt wird. Galvanisch abgeschiedenes Formwerkzeug mit integrierter elektrischer Flächenheizung C25D 7/00; AT: ; ET: ; PT ; Anm.: Wolf, Ludwig, Rain, DE; Erf.: N.N. Verfahren zum elektrochemischen Beschichten und Einbau von Partikeln in die Schicht C25D 15/00; AT: ; OT: ; PT: ; Anm.: Siemens Aktiengesellschaft, München, DE; Erf.: Jensen, Jens Dahl, Dr., Berlin, DE; Lechner, PATENT- Stefan, Leonding, AT; Lekic-Ninic, Marinko, Dipl.- Wirtsch., Linz, AT; Stier, Oliver, Dr., Berlin, DE; Wieser, Peter, Mag., RECHERCHEN: Linz, AT; Winkler, Gabriele, Chem.-Ing., Berlin, DE Die Erfi ndung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Werkstücks, vorzugsweise der Arbeitswalze eines Walzwerkes, wobei das Beschichten elektrochemisch beispielsweise mittels Brush Plating durch einen Überträger erfolgt. Erfi ndungsgemäß ist vorgesehen, dass in die Schicht Partikel eingebaut werden, indem die einzubauenden Partikel mit einem thermischen Spritzverfahren, beispielsweise mit einer Kaltspritzdüse auf die Oberfl äche des Werkstückes aufgetragen werden. Hierdurch lässt sich vorteilhaft die Konzentration der Partikel in der Schicht genau einstellen. Nach dem Aufbringen der Partikel wird wieder elektrochemisch beschichtet, so dass die Partikel in die Schichtmatrix eingebaut werden. Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit Wechselschichten PS C23C 16/455. AT ; OT ; PT Anm.: Schott AG, Mainz, DE. Erf.: Küpper, Thomas, Bad Gandersheim, DE, Bewig, Lars, Dr., Bad Gandersheim, DE, Moelle, Christoph, Dr., Bad Gandersheim, DE. Bei CVD-Verfahren, umfassend PECVD und PICVD- Verfahren, soll durch die Erfi ndung die verunreinigungsfreie, möglichst zeitlich und mengenmäßig präzise Zufuhr von Prozessgasen für die angestrebten Schichtsysteme verbessert werden. Dazu sieht die Erfindung eine Beschichtungsanlage und ein Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit Wechselschichten vor, bei welchen in einen Gasmischpunkt abwechselnd Prozessgase eingeleitet und mit einem weiteren Gas gemischt und zur Reaktions- Lesen Sie weiter als Abonnent unter: Kompetente WOTech GbR Eisen- und Nichteisenmetalle Stahlblech mit durch Feuerverzinkung aufgebrachter Zinklegierungsbeschichtung C22C 18/00; AT: ; ET: ; PT: ; Anm.: Tata Steel IJmuiden BV, IJmuiden, NL; Erf.: N.N WOMag 47

50 BERUF + KARRIERE Fachwissen aus Werkstoffkunde und Oberflächentechnik für alle, die ihr Wissen auffrischen wollen oder neues Wissen erwerben, für Fachfremde, Auszubildende oder Praktiker. Als Abonnent der womag-online haben Sie rund um die Uhr über die Homepage Zugriff auf die gesamten Fachtexte in voller Länge. Der Stoff wird laufend erweitert und ist auf der Homepage ohne Einschränkung verfügbar! Kleine Werkstoffkunde Werkstoffe als Basis für Bauteile Werkstoffeigenschaften Festigkeit und ihre Kenngrößen Unter der Festigkeit eines Werkstoffes ist seinen Widerstand gegen die Zerstörung durch äußere Krafteinwirkung zu verstehen. Diese können durch Zug-, Druck-, Biege-, Scher-, Verdreh-, Knick- Verschleißoder Reibmomente hervorgerufen werden (Abb. 11). Kräfte, die auf ein Bauteil einwirken, verursachen Spannungen, die auf die Wahl des Werkstoffes, die Formgebung und die Abmessungen einen entscheidenden Einfluss haben. Die werkstoffspezifischen mechanischen Kenngrößen werden in genormten Prüfverfahren ermittelt. Für die Gebrauchssicherheit von Werkstücken sowie Standsicherheit von Bauteilen sind die diversen Festigkeitseigenschaften mit Grenzwerten zu beachten. Der wichtigste technische Belastungszustand ist die Zugbelastung. Diese Festigkeitskenngröße eines Werkstoffes ist die höchste Belastungsgrenze dieses Werkstoffes. Sie wird durch den genormten Zugversuch (DIN EN ISO ) ermittelt. Eine genormte Probe wird in eine mechanische oder hydraulische Zugprüfmaschine eingespannt und mit zunehmender Zugkraft so lange verformt, bis der Bruch der Probe erfolgt. Wird ein Bauteil durch eine Kraft auf Zug beansprucht (einachsige Zugbeanspruchung), so setzt der Werkstoff dieser Beanspruchung einen Widerstand entgegen. Die Zugkraft F je Flächeneinheit der Querschnittsfläche S ist die Zugspannung σ Z : σ Z = F / S Die Querschnittsfläche liegt senkrecht zur Kraftrichtung (Abb. 13) Abb. 13: Beanspruchung eines Bauteils auf Zugspannung mit: F Zugkraft S Querschnittsfläche σ Z Zugspannung Beim Zugversuch werden Wertepaare von der Zugkraft F in Abhängigkeit der Längenänderung L gemessen und in einem Kraft-Verlängerungs-Diagramm (Abb. 14) aufgezeichnet Abb. 14: Kraft-Verlängerungs-Diagramm mit: F Zugkraft F m Höchstkraft F e Zugkraft an der Streckgrenze L Messlänge L 0 Anfangsmesslänge L u Messlänge nach dem Bruch Im Diagramm sind folgende Bereiche unterscheidbar: 0 bis P 1 : reine elastische Verlängerung 0 bis P 4 : alle Werte beinhalten neben der plastischen Verlängerung auch den elastischen Anteil L e 0 bis P 3 : plastische Verlängerung Die Parallele zur Geraden 0 P 2 durch den Kurvenpunkt P 5 ergibt P 3 als die plastische Gesamtverlängerung L = (L u L 0 ). Lesen Sie weiter als Abonnent unter: INSERENTENVERZEICHNIS Bandelin GmbH & Co. KG 19 Gross Wassertechnik GmbH 35 Harter GmbH 37 NMI Reutlingen U4 Parts2clean 1 Poeton Industries Ltd. 25 Franz Rieger Metallveredlung 11 Ruhl & Co. GmbH 41 Sager + Mack GmbH 39 Stark Eloxal 27 Ventaix GmbH 15 Wasserelektrolyse Hydrotechnik GmbH 9 Weber Ultrasonics GmbH 17 Zentralverband Oberflächentechnik e.v. Beilage 48 WOMag

51 OBERFLÄCHEN Technische Sauberkeit in vorhandene Qualitätsmanagementsysteme integrieren Workshop Technische Sauberkeit in der Bauteilfertigung Geht es um die technische Sauberkeit von Bauteilen liegt der Fokus immer mehr auf der gesamten Zuliefer- und Prozesskette. Doch wie lässt sich Sauberkeit sinnvoll in ein vorhandenes Qualitätsmanagementsystem integrieren? Antwort auf diese Frage bietet der Workshop Technische Sauberkeit in der Bauteilfertigung und ihre Integration in vorhandene QM-Systeme des Fachverbandes industrielle Teilereinigung (FiT). Die Veranstaltung mit interaktiven Vorträgen und Gruppenarbeit findet am 4. und 5. Juli 2013 in Stuttgart statt. Bei Bauteilen und Systemen steigen die Anforderungen an die technische Sauberkeit und machen diese zu einem immer wichtigeren Qualitätsmerkmal. Der Fokus liegt dabei in vielen Branchen, wie beispielsweise der Automobilindustrie, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Elektrotechnik und Hydraulik, immer stärker auf der gesamten Zuliefer- und Prozesskette von der Anlieferung von Teilen über die Montage bis zum fertigen Endprodukt. Daraus erwachsen neue Aufgaben, die zum einen bei den entsprechenden Mitarbeitern in der Produkt- und Prozessentwicklung besondere Fachkenntnisse erfordern. Zum anderen ist eine ganzheitliche, prozessübergreifende Betrachtung der Abläufe bei Zulieferern, unternehmensintern und beim Kunden notwendig, um technische Sauberkeit bis zum Endprodukt sicherzustellen. Das dafür erforderliche Wissen vermittelt der Workshop Technische Sauberkeit in der Bauteilfertigung und ihre Integration in vorhandene QM-Systeme, den der Fachverband industrielle Teilereinigung (FiT) am 4. und 5. Juli 2013 in Stuttgart durchführt. Auf dem Programm stehen dabei Informationen zu den aktuellen Normen ISO und VDA Band 19 und 19-2 sowie zu Kundenanforderungen. Außerdem wird eine Betrachtung der Kontaminierungsrisiken entlang der gesamten Prozesskette durchgeführt. Dies beinhaltet nicht nur alle Herstell- und Montageprozesse, sondern auch Sauberkeitsanalysen und Partikelmonitoring. Möglichkeiten zur sinnvollen Integration in ein vorhandenes QM-System über die gesamte Prozesskette hinweg bilden einen weiteren Schwerpunkt dieses Workshops. Außerdem geht es auch darum, die technische Sauberkeit in die APQP (Advanced Product Quality Planning) einzubinden. Prüf- und Prozessplanung, die Checkliste für ein Sauberkeitsaudit, grundlegende Voraussetzungen für die Erzielung definierter technischer Sauberkeit sowie die Qualifikation und Sensibilisierung der Mitarbeiter für das Thema Sauberkeit sind wei- Über den FiT tere Themen, zu denen die Veranstaltung Know-how bietet. Und das nicht nur in Vorträgen, sondern auch durch die interaktive Einbindung der Teilnehmer in verschiedene Gruppenarbeiten. Mit diesem Workshop richtet sich der FiT an Fach- und Führungskräfte bei Serienproduzenten, Auditoren, Meister, Techniker, Qualitätsmanager, Ingenieure und Facharbeiter. Die Teilnehmerzahl ist auf 25 begrenzt. Weitere Informationen über das Programm sind unter abrufbar. Der Fachverband industrielle Teilereinigung e. V. (FiT) repräsentiert Lieferfirmen, Anwender, Beratungs-, Planungs-, Engineering- und Serviceunternehmen, wissenschaftliche Institute und Fachverbände für diesen Industriebereich. Sein Ziel ist die Wahrnehmung und Förderung der allgemeinen, ideellen und wirtschaftlichen Interessen seiner Mitglieder. Zu den unterschiedlichen Themen bilden Mitglieder des Fachverbandes industrielle Teilereinigung Fachausschüsse, um Lösungswege für die Problemstellungen in der Branche zu erarbeiten. Er arbeitet mit zahlreichen institutionellen und staatlichen Stellen kooperativ zusammen,zum Beispiel mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig. Von besonderem Interesse sind innovative neue Techniken im Bereich der Reinigungschemie, Anlagentechnik, Badpflegeeinrichtungen, Umweltschutz, Abfallverwertung, Abfallentsorgung und der praxisorientierten Bad- und Oberflächenanalytik. Gewonnene Erkenntnisse werden durch Seminare, Lehrgänge, Messen, Tagungen, Vorträge sowie in Veröffentlichungen der Branche zur Verfügung gestellt. Der FiT bietet, teilweise zusammen mit dem ZVO (Zentralverband Oberflächentechnik e. V.) und seinen Organen, ein Forum für die Behandlung branchenspezifischer Fragestellungen. TERMINE zu interessanten und wichtigen Veranstaltungen finden Sie auf unserer Webseite: Umfassend und immer auf dem neuesten Stand! WOMag 49

52 Tatort Oberfläche: Wir lassen Sie nicht allein. Ob Werkzeuge, Maschinen- oder Motorenteile, ob Leichtbau oder Instrumente für die Medizintechnik: Innovative und multifunktionale Produkte können nur durch intelligente Kombinationen von Werkstoffen, Oberflächentechnik, Klebtechnik und begleitender Analytik realisiert werden. Der Täter hinterlässt immer Spuren. Wir finden sie. Harte Schale für weichen Kern. Wir machen dicht. Sichere Verbindungen. Wir schaffen das. Oberflächen Analysieren Spurensuche mit unserer Grenzflächen-, Mikrostruktur- und Nanoanalytik. Verbinden Sicherheit durch anwendungsgerechte Klebsysteme und Beratung. Beschichten Schutz vor Angriff und Belastung durch maßgeschneiderte Oberflächen. Ansprechpartner Dipl.-Phys. Werner Dreher Tel Ansprechpartner Dr.-Ing. Astrid Wagner Tel Ansprechpartner Prof. Volker Bucher Tel NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen Markwiesenstraße Reutlingen, Germany Telefon Telefax