Materialica 2012: Gas geben mit Nanotechnologie

Auf der diesjährigen Werkstoffmesse stärken neue Nano-Oberflächen technische Fortschritte unserer Zeit: den Trend zum Leichtbau - um Ressourcen und Energie zu sparen, und den Ersatz des traditionellen Verchromens, das krebserregende Chemie nutzt.
EPG - Gasgeben mit Nanotechnologie 1 (PresseBox) (Griesheim, ) Bei technischen Bauteilen spielen Hightech-Oberflächen zunehmend eine entscheidende Rolle. Auf der diesjährigen internationalen Werkstoffmesse Materialica (München, 23. - 25.10.) stärken neue Oberflächen mit Nanotechnologie einen wichtigen technischen Fortschritt unserer Zeit: den Trend zum Leichtbau - um Ressourcen, Energie und Kosten zu sparen und die Umwelt zu entlasten (Stichwort „Green Mobility“). Die Engineered nanoProducts Germany AG (EPG) zeigt u.a. eine Innovation, die dafür geradezu symbolisch wirkt. Erstmals werden Gas- und Bremspedale für Automobile aus leichtem Aluminium gefertigt und mit einer Nanobeschichtung veredelt. Neben der Vielfalt neuer Funktionen können die Nanooberflächen hohe Umweltrelevanz erlangen, etwa durch den Ersatz krebserregender Chromverbindungen bei spiegelnden Metalloberflächen.

Seit einem Jahrhundert besteht die zentrale Schnittstelle zwischen Mensch und Auto aus Stahl und Gummi - der traditionellen Lösung für hohe Festigkeit und gute Haftung. Dies beginnt sich jetzt zu ändern: Fahrer einer heimischen Premiummarke werden in Kürze über moderne Leichtbauteile Gas geben. Die EPG, bei innovativen Oberflächen auf Basis der Nanotechnologie international führend, hat dafür eine Lösung entwickelt, die in Variation auch viele andere Bauteile im Automobilbau veredeln kann und bereits den Markt erobert. Aluminium besitzt als Leichtbaumetall hohe Festigkeit, ist jedoch an der Oberfläche weich, kratzempfindlich und glatt - für tausendfache Betätigung von Pedalen daher ungeeignet.
Die EPG korrigiert die Schwächen des Aluminiums mit Oberflächen, die schnell und kostengünstig in innovativen nasschemischen Prozessen entstehen. Einerseits nutzt sie die Nanochemie, um auf den Bauteilen einzelne Streifen mit einer speziellen Strukturierung für hohe Haftung auszustatten, andererseits überzieht sie die Alu-Pedale im Sprühprozess mit einer nur wenige Mikrometer dicken glasartigen Oberfläche, die bei hohen Temperaturen eingebrannt wird und dem weichen Metall hohe Oberflächenhärte und Kratzfestigkeit verleiht. Das Finish im Ofen bewirkt im Übrigen, dass die fertige Beschichtung keine Nanopartikel mehr enthält, sondern aus einer dünnen, weitgehend homogenen Glasstruktur besteht. "Wir nutzen hier tatsächlich das Phänomen, dass in der Nanowelt andere physikalische Gesetze herrschen als in der normalen Materie", sagt Dr. Carsten Ludwig Schmidt, bei EPG Leiter der Produktentwicklung.
Hell glänzende Pedale aus Aluminium - die Nanooberflächen der EPG eröffnen auch neue Möglichkeiten des Designs, das im Automobilbau eine besonders wichtige Rolle spielt. Für den renommierten Industriekunden war neben dem technischen Fortschritt auch dies ein wichtiger Grund, die Innovation einzuführen.

Markterfolg mit Multifunktion

Neben diesem Autohighlight präsentiert die EPG auf der Materialica eine breite Palette weiterer Bauteile von Herstellern verschiedener Branchen, die mit funktionellen Nanooberflächen neue und besondere Qualitäten erreichen und teilweise in industriellen Großserien gefertigt werden. Die Eigenschaften umfassen Kombinationen von Kratz- und Hitzefestigkeit, keimtötender Wirkung, Easy-to-clean-Funktion, spezieller Farbgebung wie rot, schwarz, goldfarben oder metallic, Transparenz, um etwa die Metallstruktur zur Wirkung zu bringen, Spülmaschinenfestigkeit. Hinzu kommt die Zulassung für die Lebensmitteltechnik, bereits erfolgt für den europäischen und auch den US-amerikanischen Markt. Bauteile aus Edelstahl, Aluminium, Magnesium, Messing lassen sich ebenso beschichten wie Teile aus Kunststoff. Renommierte Firmen bestätigen den Markterfolg der EPG-Oberflächen, darunter der Elektrogerätehersteller Rowenta, Bosch und Siemens Hausgeräte, der Elektroausstatter Busch-Jaeger, sowie die Automobilkonzerne Porsche und BMW. Eine besonders anspruchsvolle Lösung - die transparente, kratz- und hitzefeste Nanobeschichtung auf Aluminium - ist zum Beispiel auf den Auspuffendrohren des Porsche Cayenne bereits auf dem Markt.

Nanotechnologie für die Umwelt

Der Umweltgewinn mit Nanobeschichtungen liegt jedoch nicht nur in neuen Leichtbaufinessen. Besondere Relevanz erreichen die innovativen Oberflächen, weil mit ihnen Forderungen der strengen europäischen Chemikalienverordnung REACH elegant erfüllt werden können. Vor allem die Verchromung von Oberflächen, die seit einem Jahrhundert bekannt ist und mit chromblitzenden Straßenkreuzern den Automobilbau der 60-er-Jahre prägte, steht durch REACH unter Druck. Sogenannte Chrom-VI-Verbindungen, die zu ihrer Herstellung eingesetzt werden, sind krebserregend und damit nach REACH "besonders besorgniserregend". Mit hauchdünnen Nanobeschichtungen gelingt der umweltfreundliche Ersatz bereits in der industriellen Serienfertigung. Als Ausgangsmaterialien dienen ausschließlich umweltfreundliche Stoffe wie etwa Glas oder Quarz, die Herstellung erfolgt mit einem speziell entwickelten Nanosol durch computergesteuertes Aufsprühen via Beschichtungsroboter und anschließende Aushärtung im Hochtemperaturofen. Auf poliertem Edelstahl aufgebracht wirken die Nanooberflächen wie verchromt und zeigen hohe Abrieb- und Korrosionsfestigkeit. Während verchromte Flächen nur bis ca. 350 °C stabil bleiben, können die Nanoschichten oft 500 °C und mehr widerstehen. Mit spiegelnden Auspuffblenden von Porsche-Automobilen sind sie bereits seit längerem auf dem Markt. Die harte Bewährungsprobe im Straßenalltag haben sie längst bestanden. "Wir bewegen uns mit Nanooberflächen in einem faszinierenden chemisch-technischen Neuland, in dem vieles möglich wird, was traditionell undenkbar erschien", sagt Carsten Schmidt. "Da ist es naheliegend, dass auch gravierende Umweltfragen mit dieser innovativen Technik auf neue Art wirtschaftlich gelöst werden können."

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