Surface World – Hauchdünne Schichten mit vielen Funktionen

Experten sind sich einig: Die Oberflächentechnik im Kontext innovativer Materialien wird in Zukunft immer wichtiger, weil damit – unabhängig vom Grundmaterial des Bauteils – die Funktionalität weiter optimiert werden kann. Dieser Aufwärtstrend ist auf der Surface World der MATERIALICA 2000 eindeutig erkennbar – dieses Jahr präsentiert sich diese Focus Area dreimal größer als auf der MATERIALICA 99. Hier finden die Fachbesucher die aktuellen Produkte und Trends auf einem Blick.

Die Oberflächengestaltung spielt eine zentrale Rolle, um die Eigenschaften von Materialien zu modifizieren. Maßgeschneiderte Multifunktionalität ist hier das oberste Ziel, das sich quer durch alle Fertigungsbranchen zieht und vor keinem Werkstoff halt macht. Man vereint dabei die Eigenschaften des Basismaterials durch Oberflächenbehandlungen wie Galvanisieren, Lackieren, Oxidieren oder dem Einsatz von chemischen Nanotechnologien mit neuen Funktionen. Kunststoffe erhalten durch hauchfeine transparente Beschichtungen die gleiche Kratzfestigkeit wie Glas, Metalle widersetzen sich mit einem dünnen Film versehen jeglicher Korrosion oder besitzen eine Härte, die im Bereich von Diamanten angesiedelt ist.

Die aktuellen Techniken und Verfahren der Oberflächengestaltung stehen im Vordergrund der Focus Area Surface World auf der MATERIALICA 2000, der
3. Internationalen Fachmesse für innovative Werkstoffe, Verfahren und Anwendungen. Vom 25. bis 28. September 2000 ist das neue Messegelände in München zentraler Treffpunkt von Entwicklungsingenieuren, Designern und Einkäufern aus allen Industriezweigen und Fertigungsbranchen.
Den Oberflächentechniken wird von Fachleuten unisono eine strategische Schlüsselrolle für zentrale Sektoren der Industrie zugesprochen. Die deutsche Surface-Branche nimmt weltweit eine Spitzenstellung in Forschung und Praxis ein und ihre Stellenwert steigt weiter. Das zeigt sich auch darin, dass auf der MATERIALICA 2000 erstmals die italienische Messe Galvitech mit einem Stand vertreten ist. Die Galvitech adressiert als Fachausstellung für Oberflächenverfahren mit Standort Verona den italienischen Markt und bietet eine ausgezeichnete Präsentationsplattform, um mit Zulieferern und potentiellen Anwendern aus allen italienischen Industriezweigen in Kontakt zu kommen.

Verschleißschutz für den Maschinenbau
Bei der Oberflächenbearbeitung stellt jeder Industriezweig unterschiedliche Ansprüche. Für die Automobilindustrie stehen beispielsweise Parameter wie Korrosionsschutz, Verschleißfestigkeit und die wirtschaftliche Verarbeitung in der Großserien-Produktion im Vordergrund. Der Wunsch nach Rostschutz entspringt dabei einem nicht unerheblichen wirtschaftlichem Interesse: Allein in Deutschland richten Verschleiß und Korrosion jährlich Schäden in Höhe von etwa 100 Milliarden Mark an. Entsprechend groß ist der Bedarf der Industrie an Oberflächenbeschich-tungen, die das Basismaterial resistent gegen solche Materialveränderungen macht. Eine Oberflächenlösung, die Verschleißschutz, hohe Härte und Gleitfähigkeit vereint, präsentiert die Balzers Verschleißschutz GmbH auf der diesjährigen MATERIALICA mit ihrer PVD-Schicht WC/C unter dem Namen Balinit® C. Speziell für den Motorenbau, für Benzin- und Diesel-Einspritzpumpen sowie für hochbelastete Getriebeteile konzipiert, reduziert Balinit® C hier den Verschleiß und verlängert Lebensdauer und Wartungsintervalle.

Mit dem gleichen Ziel, aber unter Einsatz einer anderen Oberflächentechnik operiert die Ikos GmbH. Das Unternehmen nutzt für die Herstellung ihrer DLC-Schicht Dynamant® ein chemisches Abscheidungsverfahren namens PACVD (Plasma Activated Chemical Vapour Deposition). Damit lässt sich nach Angaben des Herstellers die Härte nochmals erhöhen und auch die Gleitfähigkeit verbessern. Dynamant® wartet mit einer Härte von 3000 HV und einem Reibungswert von 0,1 auf und adressiert neben dem Maschinenbau und der Automobilindustrie insbesondere den Werkzeugbau.

Nanotechniken im Vormarsch
Völlig andere Anforderungen stellt die Informations- und Kommunikationstechnik an die Surface-Branche: Immer noch mehr integrierte Funktionen bei gleichzeitiger Miniaturisierung heißt die Devise, um Handys, Datenspeicher, Chipkarten und Sensoren immer leistungsfähiger und kleiner bauen zu können. Gerade in diesem Bereich kommen verstärkt Dünnschicht-Techniken wie Plasmaverfahren oder die Nanotechnologie zum Einsatz.

Schichten und Schichtsysteme in einer Feinheit zu produzieren, die im Nanometer-Bereich – also milliardstel Meter – liegt, und diese zudem exakt aufzutragen, zählt zu den innovativsten Anwendungsfeldern der Oberflächenbehandlung. Ein Beispiel dafür ist die Fabrikation extrem dünner Schichten aus technischer Funktionskeramik. Diese Schichten, die sich wie Raureif Moleküllage um Moleküllage auf Oberflächen ablagern, wirken je nach Ausprägung magnetisch, elektrooptisch, hochisolierend, ferroelektrisch, piezoelektrisch, ionen-, supra- oder halbleitend. Anwendungen dafür finden sich in der Mikroelektronik, der Energie- und Informationstechnik sowie der Sensorik. Grosse Erwartungen werden dabei in ferroelektrische Beschichtungen gesetzt: Sie ermöglichen nichtflüchtige Datenspeicher auf kleinstem Raum und spielen eine essentielle Rolle bei der Realisierung intelligenter Smart-Cards oder von Speichersystemen im Multi-Gigabit-Bereich.

Lösungen auf Basis der chemischen Nanotechnologie präsentiert die Nanogate GmbH, Saarbrücken, auf der MATERIALICA 2000. Zentrales Thema des System-anbieters wird die anwendungsspezifische Entwicklung von Multifunktionsmaterialien sein. In diesen Materialien werden Primäreigenschaften mit zusätzlichen, fast beliebigen Funktionen auf hohem Eigenschaftsniveau vereint. Aktuelle Beispiele von Produkten auf der Basis von Multifunktionsmaterialien sind chemisch beständige, dauerhafte, transparente, bei Raumtemperatur aushärtende Beschichtungen mit Antihaft- oder Easy-to-Clean-Eigenschaften, die sich sowohl Industrie- als auch Endkunden bei den verschiedensten Produkten wünschen.

Surface World: Überblick über die aktuellen Verfahrenslösungen
Zur Veredlung von Oberflächen kommen die unterschiedlichsten Materialien zum Einsatz: Neuartige superharte Kohlenstoffschichten wie DLC (Diamond-like Carbon) oder a-C:H, bei denen die Kohlenstoffatome ähnlich wie im Diamant gebunden sind, vereinen hohe Härte mit hoher chemischer Stabilität und schützen ein so veredeltes Bauteil vor Verschleiß und Korrosion. Völlig neue Einsatzpotentiale versprechen auch Mikrokapseln mit Schmiermittel, Duft- oder Farbstoffen, die galvanisch auf Oberflächen aufgebracht werden können. Forscher am Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung IAP experimentieren mit derartigen Verfahren, mit denen sich selbstschmierende Schichten oder Oberflächen, die den Verschleiß von Werkzeugen rechtzeitig anzeigen, aufbringen lassen. Ein weiteres Beispiel sind mikrostrukturierte Kunststoff-Folien mit winzigen Noppenstrukturen, die durch den sogenannten Lotuseffekt das Anhaften von Schmutz verhindern.

Sowohl bei der Kombination der einzelnen Materialien bei der Oberflächen-veredelung als auch bei den eingesetzten Verfahrenstechniken sind die Anwendungspotenziale bei weitem noch nicht ausgereizt. Parallel zu neuen Oberflächenveredlungen werden neuartige Beschichtungs-, Oxidations- und Galvanisierungsverfahren entwickelt, um die Basismateralien noch perfekter und vor allem wirtschaftlicher bearbeiten zu können.

Auch hier gibt die Surface World auf der MATERIALICA 2000 einen Überblick über die aktuellen Galvanik-, Plasma-, Laser-, Vakuum- und Elektronenstrahlverfahren. Techniken wie etwa das von der Fraunhofer-Projektgruppe am Dortmunder Oberflächen Centrum (DOC) entwickelte Laser-Arc-Verfahren (eine PVD-Variante) erlauben eine Beschichtung mit superharten, diamantähnlichen Kohlenstoffen auch bei niedrigeren Temperaturen und eignen sich damit auch für hitzeempfindliche Materialien.

Neuartige Oxidationsverfahren wie die von der Schweizer Firma Coloral S.A. zur MATERIALICA vorgestellte GS-Oxidation lassen das gesamte Farbenspektrum auf Aluminium erstrahlen. Mit neuentwickelten Pulverbeschichtungen sind darüber hinaus neben der Farbenvielfalt auch Muster oder Perlglanz- und Metallic-Effekte erzielbar.

Informationsbörse MATERIALICA Forum
Detaillierte Einblicke in die neuen Oberflächentechniken und Beschichtungsverfahren ermöglicht das MATERIALICA Forum. Hier finden zu den aktuellen Themen Vorträge und Firmenpräsentationen statt. Für die Oberflächentechnik ist der zweite Tag der MATERIALICA, der 26. September 2000, reserviert.

Ein Ausschnitt aus den Themen: Dr. Olivier Piotrowski von Coloral S.A. wird die elektrochemischen Veredelungsverfahren rund um das Leichtmetall Titan erläutern ("Electrochemical Polishing and Micromachining of Titanium and Titanium Alloys"). Armando Salito von der Sulzer Metco Europe GmbH referiert über den Einsatz von thermischen Sprays in der Medizintechnik ("Thermal Spray Technology for Medical Applications") und Dr.-Ing. Thorsten Michler von Balzers Verschleißschutz GmbH über die Einsatzvorteile von WC/C-Schichten für Präzisionsbauteile ("WC/C-Schichten für Präzisionsbauteile").

Die MATERIALICA 2000, 3. Internationale Fachmesse für innovative Werkstoffe, Verfahren und Anwendungen, findet als europäische Zuliefermesse für Entwickler und Einkäufer mit dem Fachkongress MATERIALS WEEK (vormals WERKSTOFFWOCHE) und erstmalig auch der MAGNESIUM CONFERENCE vom 25. bis 28. September 2000 auf der neuen Messe München statt. Weitere Informationen zur MATERIALICA 2000 finden Sie im Internet unter der Adresse http://www.materialica.de.

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für die Presse: für Aussteller:

Ellen Richter-Maierhofer Robert Metzger
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Weitere Informationen finden Sie im WWW:

• http://www.materialsweek.org/