Fünf Nominierungen für „DIE OBERFLÄCHE 2014“

Mit dem Preis zeichnet das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA jährlich die innovativsten Anwendungen und Technologien aus dem Gebiet der Oberflächentechnik aus. Partner sind die Messe O&S, der Industrieanzeiger und das Fachmagazin WOMag. Die Kriterien für die Nominierung sind Innovationssprung, Nachhaltigkeit, Enabler-Qualitäten und industrielle Machbarkeit. Der unabhängigen und fachübergreifenden Jury gehören die Experten Dr. Martin Metzner vom Fraunhofer IPA, Dr. Martin Riester vom VDMA Fachverband Oberflächentechnik und Dr. Michael Hilt von der Forschungsgesellschaft für Pigmente und Lacke e.V. an.

Während des Flugs bildet sich Eis an der Flugzeugoberfläche, das die Aerodynamik verändern und die Funktion der Instrumente beeinträchtigen kann. Die Entwicklung innovativer Enteisungssysteme ist notwendig, damit zukünftige Flugzeuggenerationen bei geringem Leistungsbedarf ein sehr hohes Sicherheitsniveau bieten können.

Die Airbus Group hat eine langzeitbeständige superhydrophobe Oberfläche entwickelt, die die Eisbildung beziehungsweise die Eishaftung auf Titanoberflächen deutlich reduziert: Durch die Kombination einer Nanostrukturierung mit einer chemischen Funktionalisierung erzielten die Entwickler eine superhydrophobe Oberfläche mit Kontaktwinkeln von über 150°. Unter realen Strömungs- und Vereisungsbedingungen konnten sie nachweisen, dass die Oberfläche auf Basis von TiO2-Nanoröhren in Kombination mit einem elektrischen Heizsystem eine Leistungsersparnis von bis zu 66 % erreichen kann, verglichen mit konventionellen elektrischen Enteisungssystemen ohne superhydrophobe Oberflächen. Die Untersuchungen zeigen eindrücklich, so heißt es bei Airbus, dass sich die Eisadhäsion signifikant reduzieren und der Leistungsbedarf zum Enteisen von Flugzeugen erheblich senken lässt.

Der klinische Stand der Technik sieht keramische Gleitflächen für Hüftgelenkspfannen nur in Kombination mit metallischen Komponenten vor: Die metallischen Komponenten sind üblicherweise mit einer „osseointegrativen“ Beschichtung versehen, die das Besiedeln mit Zellen erleichtert, während ein Keramikeinsatz für den geringen Verschleiß der Gleitpaarung sorgt. Ein Nachteil dieser sogenannten modularen Systeme ist die relativ große Wanddicke des kompletten Gelenkersatzes. Dadurch muss mehr Knochenmaterial entfernt werden und Anwendungsfehler wie ein gekipptes Einsetzen der Keramikeinsätze können entstehen.

Eine direkt implantierbare keramische Hüftpfanne, wie sie die Ceramtec GmbH und die Medicoat AG präsentieren, ist demgegenüber eine vorteilhafte Neuerung: das Implantat ist dazu auf der Rückseite mit einer neu entwickelten metallischen Beschichtung versehen. Der verwendete Beschichtungsprozess konnte ohne kritische Änderungen an Keramik angepasst werden, was die Umsetzung in der Serienproduktion stark begünstigt. Neben der Medizintechnik eröffnet die Lösung noch weitere Anwendungsfelder wie das Beschichten von Keramik mit Kupfer für die Elektronik.

Die Fontaine Technologie GmbH hat eine Dünnschicht-Stückverzinkungstechnologie entwickelt, die bei reduzierter Prozesstemperatur mit um 80 % geringerem Zinkeinsatz zurecht kommt. Das mit dem sogenannten „microZINQ“ beschichtete Bauteil besitzt eine längere Lebensdauer und ist zudem leichter als Bauteile mit herkömmlich verwendeter Zinkschicht. Fontaine Technologie hat dies durch den Einsatz einer Zink-Aluminium-Legierung in Kombination mit innovativer Prozessführung erreicht. Die Dünnschicht-Technologie microZINQ kann in der Stückverzinkung den Einsatz von dicken Zinkschichten zum Schutz von Konstruktionen durch sehr dünne, aber gleichzeitig hochleistungsfähige Schutzschichten ersetzen. Anstelle des herkömmlichen Korrosionsschutzprinzips „viel hilft viel“ gilt jetzt „weniger ist mehr“.

Signalgebende Taster und Schalter entstehen nach dem derzeitigen Stand der Technik im 2K-Spritzguss. Die Deckwandfläche wird dabei aus galvanofähigen Butadien-Copolymerisaten hergestellt, die Unterseite aus einem galvanoinerten Material wie zum Beispiel Polycarbonat. Der Galvanikprozess findet in der Regel bis zur ersten leitfähigen Schicht statt, dem sogenannten Chemisch Nickel. Anschließend werden die Bauteile aus der Galvanik evakuiert und die gewünschte Symbolik in einem separaten Bearbeitungsschritt freigelasert. Im Anschluss gelangen die Bauteile erneut in die Galvanik und der Galvanikprozess wird fortgesetzt. Wermutstropfen für das technische Design sind bei der bisherigen Herstellung der Steg mit den innenliegenden Inselflächen. Wie bei einem A, R oder P sind die umliegenden Oberflächen angebunden.

Das BEP-Verfahren der Gerhardi Kunststofftechnik kann nun erstmals Bauteile mit galvanisierten Inselflächen ohne Steganbindung umsetzen: ohne einen Arbeitsschritt in der Nachbearbeitung und ohne den Galvanikprozess zu unterbrechen. Ein weiteres Add-On dieser neuen Technik ist die Eignung der so hergestellten Bauteile und separaten Inselflächen für die kapazitive sensorische Kontaktübertragung.

Der Hartchrom Schoch GmbH ist es mit verschiedenen Methoden gelungen, Marker in chemisch beziehungsweise elektrochemisch erzeugte Oberflächen wie Hartchrom oder Chemisch-Nickel-Schichtsysteme einzulagern. Die Marker sind nahezu unlöslich und bis zu 2000 °C thermisch stabil. Drei wesentliche Eigenschaften weisen sie auf: charakteristische Fluoreszenz, einen reproduzierbaren chemischen Code und einen strukturellen Fingerabdruck. Mit spezieller Mess- und Detektortechnologie lassen sich die Marker analysieren. Insbesondere die Fluoreszenz ist mit einfachen, mobilen Laserdioden für das Auge sichtbar zu machen. Aufgrund der verfahrenstechnischen Möglichkeiten und der einfachen Identifizierung eröffnen sich für die Oberflächentechnologie viele Anwendungen wie Plagiatschutz, Originalitätsnachweis für die Produkthaftung, Diebstahlschutz, zur Verschleißindikation und in der Sicherheitstechnik. (os) •