Vielfalt auf der Hannover Messe
IVAM-Gemeinschaftsstand auf der SurfaceTechnology
In diesem Jahr bekommt die SurfaceTechnology besonderen Zuwachs: Erstmals ist in Halle 3 der HANNOVER MESSE der internationale Fachverband für Mikrotechnik, Nanotechnologie, Neue Materialien und Optik & Photonic (IVAM) mit einem Gemeinschaftsstand vertreten.
Der IVAM-Produktmarkt „Micro, Nano & Materials“ wird mit einer Fläche von rund 300 Quadratmetern zentraler Anlaufpunkt für Anwender der Mikro- und Nanotechnologie, der für die vielfältigen Aussteller eine Klammer bildet. Der neue Gemeinschaftsstand ergänzt das bisherige Programm der SurfaceTechnology, die sämtliche Angebotsbereiche der Oberflächentechnik abdeckt. Worum es dabei im Einzelnen geht, beleuchten die folgenden Beispiele.
Dr. Thomas R. Dietrich, Geschäftsführer des IVAM, fasst zunächst den Mehrwert des neuen Angebots zusammen: „Mikrostrukturen und Oberflächen bilden eine Einheit. Sie unterstützen sich gegenseitig bei den Aufgaben, die Mikro- und Nanobauteile erfüllen müssen. Zum Beispiel können mit nanostrukturierten Oberflächen in chemischen Mikroreaktoren Flüssigkeiten transportiert, gelenkt und voneinander getrennt werden. Diese enge Verknüpfung zeigt sich auch darin, dass sich 65 Prozent unserer Mitglieder mit Oberflächentechnologien beschäftigen. Die SurfaceTechnology bietet deshalb die besten Voraussetzungen für den IVAM-Gemeinschaftsstand ‚Micro, Nano, Materials‘, gemeinsam mit dem SchauPlatz NANO Experten aus diesen Bereichen zusammenzubringen, um Synergien zwischen den verschiedenen Technologiefeldern zu diskutieren.“
Das gilt auch für die NanoFocus AG aus Oberhausen, die in Hannover hochauflösende 3-D-Messsysteme und Analysesoftware zur Charakterisierung von Funktionsoberflächen präsentieren wird. Die hochentwickelte Messtechnik liefert schnell und berührungslos relevante 3-D-Oberflächenkennwerte, die die Entwicklung effizienter Fertigungstechniken ebenso ermöglichen wie die Herstellung fehlerfreier Produkte. Oberflächencharakteristika in der Dimension von Mikro- und Nanometern sind maßgeblich für die Verbesserung von Funktionseigenschaften und Produktqualität. Vom Entwicklungslabor über die Prozesskontrolle bis hin zur Inline-Produktionsüberwachung liefern die Messgeräte von NanoFocus hierfür normkonforme und wiederholgenaue Oberflächenkennwerte.
Rauheit, Geometrie, Ebenheit, Verschleiß, Traganteile und weitere Parameter werden konform mit internationalen Normen (wie etwa ISO 25178 und 4287) bestimmt. Die dreidimensionale Erfassung der Oberflächenstrukturen generiert eine vielfach höhere Aussagekraft als herkömmliche Tastschrittverfahren, gleichzeitig wird in Sekundenschnelle ein tiefenscharfes 3-D-Mikroskopbild für eine optimale Dokumentation erzeugt. „Unsere Messsysteme sind ideale Werkzeuge, um Funktionsoberflächen nicht nur zu qualifizieren, sondern auch zu quantifizieren“, erklärt Jürgen Valentin, Technologievorstand der NanoFocus AG.
Hauchdünne funktionale Schichten auf Glas
Genau solche Funktionsoberflächen sind eine Stärke der LIMO Lissotschenko Mikrooptik GmbH, ein Laser- und Strahlformungsspezialist aus Dortmund, der entsprechende Schichten unter anderem für Glas entwickelt. Solche dünnen Filme bewahren Autofahrer vor grellem Sonnenlicht, lassen Wasser und Schmutz von Fensterscheiben abperlen oder schützen Displays von Smartphones oder Tablets. LIMO bietet in diesem Bereich eine neue Kurzzeit-Tempertechnologie an, mit der diese oft hauchdünnen Schichten sehr schonend, extrem schnell und äußerst präzise erwärmt und damit funktionalisiert werden können.
Die Aufgabenstellung klingt eigentlich unlösbar: Innerhalb von Sekundenbruchteilen sollen die zu optimierenden Schichten auf über 1 000 Grad Celsius erhitzt werden, um so ihre Funktionen wie Sonnenschutz oder Dünnschichtelektronik zu aktivieren. Die Oberflächen in Dicken zwischen 0,1 und mehr als 100 Mikrometern enthalten oft winzigste Partikel oder Moleküle, die bereits wenige Zehntelsekunden nach Erreichen der Bearbeitungstemperatur wieder erkaltet sein müssen, damit sie ihre gewünschten Eigenschaften und Strukturgrößen nicht wieder verlieren.
„Glas ist ein fragiles Material. Die Bearbeitung der Oberflächen ist eine große Herausforderung, die sich nur mit sehr selektivem und schnellem Aufheizen und Abkühlen lösen lässt“, sagt Dipl.-Ing. Dirk Hauschild, Director Thin-Film Activation bei LIMO. Zum Zuge kommt ein In-Line-Hochtemperatur-Prozess, der sogar extrem dünne Funktionsschichten in wenigen Millisekunden extrem genau und großflächig erwärmt. Diese Aufgabe übernimmt die Activation Line 300, die leistungsstärkste LIMO-Line-Laserquelle. „Der Anwender kann dank des gezielten Bestrahlens mit dem Linienstrahlprofil Oberflächen großflächig und gleichmäßig tempern, ohne die Eigenschaften des Substratmaterials zu beeinträchtigen“, berichtet Hauschild.
Hochpräzise sind auch die Sensoren zur Messung von Beschleunigung, Neigung, Vibration oder Drehraten, die das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS) zusammen mit dem Zentrum für Mikrotechnologien der TU Chemnitz entwickelt. Diese kapazitiven Bauteile zeichnen sich durch hohe Sensitivität und einen hohen Grad an Miniaturisierung aus. Sie können bei der Überwachung von Plattformen, Liften oder auch in Navigationssystemen und sogar in medizinischen Implantaten eingesetzt werden – also überall dort, wo zum Teil auch sehr geringe Neigungen eine Rolle spielen.
„Aktuell arbeiten wir mit einem dieser hochpräzisen Neigungssensoren an der Überwachung von Hochspannungsleitungen“, sagt Andrea Messig-Wetzel vom ENAS. Dabei geht es um das Projekt ASTROSE (Autarkes Sensornetzwerk zur Überwachung von Hochspannungsleitungen), das die Kapazitätsauslastung von Stromleitungen für 100, 220 und 380 Kilovolt Spannung optimieren soll. Das ASTROSE-System ermöglicht ein dezentrales Monitoring durch den Einsatz von autarken Sensorknoten, die die Neigung der Leiterseile messen. Die Bewegungen der Seile infolge von Wind, Temperatur und aktuellem Stromfluss gelten als Schlüsselparameter, die maßgeblich den maximalen Durchsatz einer Trasse bestimmen.
Abwärme nutzen mit thermischen Transmittern
Um die bestmögliche Nutzung von Energie geht es auch bei der Duropan GmbH, die einen thermischen Transmitter zur direkten Umwandlung von Wärme in elektrische Energie entwickelt hat. Basis dafür ist die Herstellung von Kunststoffoberflächen mit einem extrem hohen Adsorptionsvermögen für Wärme, ein so genannter Thermischer Akkumulator, der aus Abwärme Strom erzeugen kann. Abwärme entsteht in vielen industriellen Prozessen, aber auch 45 Millionen Straßenfahrzeuge gehören in Deutschland zu den größten Produzenten von Abwärme, da nur etwa 30 Prozent der im Kraftstoff enthaltenden Energie in Bewegung umgesetzt werden.
Wenn man die Wärmeverluste in der Bundesrepublik von rund 30 Prozent mit einer Umsetzungsquote von einem bis fünf Prozent durch thermische Transmitter hochrechnet und einen Strompreis von 20 Cent pro Kilowattstunde unterstellt, ergibt sich ein möglicher Ertrag zwischen 1,45 und 7,23 Milliarden Euro pro Jahr – eine gute Motivation für das Energie-Harvesting. Grundlage des thermischen Akkumulators sind Kunststoffe mit eingebetteten Nanopartikeln, die Infrarotstrahlung absorbieren. Die Wärmeleitungen innerhalb der Polymermatrix stellen Carbon-Nanotubes (CNT) sicher, deren Wärmeleitfähigkeit extrem hoch ist. „Die Zahl der möglichen Anwendungen ist praktisch unbegrenzt“, sagt Dr. Wolfgang Beck, Geschäftsführer der Duropan.
Ebenfalls auf dem IVAM-Gemeinschaftsstand auf der SurfaceTechnology vertreten ist die Wista-Management GmbH, die den Forschungs- und Technologiepark Berlin-Adlershof betreibt und in Hannover vorstellt. Der Park besteht derzeit aus rund 460 Unternehmen und zehn außeruniversitären Forschungsinstituten, die sich auf die Themengebiete Photonik und Optik, Photovoltaik und erneuerbare Energien, Mikrosysteme und Materialien, Informationstechnik und Medien, Biotechnologie und Umwelt sowie Analytik konzentrieren.
Dabei gibt es zahlreiche Bezugspunkte zur Oberflächentechnik. Das gilt besonders für „Analytic City Adlershof“ – mit dieser Initiative soll ein auch international sichtbarer Kompetenz-Cluster „Analytik“ aufgebaut werden. „Berlin-Adlershof hat hierfür beste Voraussetzungen: eine lange und erfolgreiche Tradition in der Analytik und Analysetechnik in nahezu allen Teilgebieten, beispielsweise in der instrumentellen Analytik, dem wissenschaftlichen Gerätebau sowie Forschung und Entwicklung für Analytik und Dienstleistungen“, konstatiert Jörg Israel, Leiter des Zentrums für Mikrosysteme und Materialien. Fast alle gängigen Analyseverfahren und
-technologien der Chromatographie, der Spektroskopie, der Oberflächen- und Strukturanalytik, der Mikroskopie sowie Sonderverfahren sind in mehr als 80 Einrichtungen vertreten.
Kein Zweifel – der IVAM-Gemeinschaftsstand mit seinen unterschiedlichsten Ausstellern wird die SurfaceTechnology zusätzlich beleben. Die Mischung aus Oberflächenbearbeitung, Mikro- und Nanotechnologie verspricht innovative Lösungen und spannende Gespräche in Halle 3 der HANNOVER MESSE.
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