Energiesparende Oberflächenbehandlung von Leichtmetallen

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Der Oberflächenbehandlung von Aluminium und Titan kommt im Zeitalter des Leichtbaus eine wachsende Bedeutung zu. Durch das Anodisieren erhalten die Bauteile eine korrosionsbeständige Schutzschicht. Ein neues Verfahren ermöglicht Energieeinsparungen von über 40 Prozent gegenüber herkömmlichen Methoden.

Anodisierte Leichtmetalle – allen voran Aluminium – finden sich im Alltag überall. Beispiele sind etwa iPhones, Laptops, Kaffeemaschinen oder Aktenkoffer. Auch in industriellen Produktionen ist das Verfahren längst nicht mehr wegzudenken. So werden eine Vielzahl von Bauteilen in der Luft- und Raumfahrttechnik, dem Maschinen- und Anlagenbau und der Automobilindustrie aus anodisiertem Aluminium verwendet.

Weiterhin kommt in der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrttechnik anodisiertes Titan zum Einsatz, beispielsweise bei medizinischen Schrauben oder Prothesen. „Man kann kaum einen Gegenstand aus Aluminium in die Hand nehmen, der nicht anodisiert wurde“, so Klaus Schmid, Gruppenleiter in der Abteilung Galvanotechnik am Fraunhofer IPA.

Verschiedene Parameter berücksichtigen

Im Rahmen eines öffentlichen Forschungsprojekts ist es Wissenschaftlern der Abteilung Galvanotechnik des Fraunhofer IPA gelungen, den Energieverbrauch des Anodisierverfahrens ihres Partnerunternehmens um 40 Prozent zu senken. Dabei haben die Wissenschaftler die herkömmliche Technik erweitert, und anstelle des herkömmlichen Gleichstroms mit der Pulsanodisation gearbeitet. Die Entwicklung erfolgte frei nach dem Prinzip „Weniger Wärmeeintrag, weniger Kühlung“.

Schmid schreibt der Optimierung des Anodisierens in Zukunft einen hohen wirtschaftlichen Stellenwert zu: „Einerseits sind Leichtbaustoffe in vielen Branchen zu einem wichtigen Schlüsselelement herangewachsen. Anderseits ist es für Unternehmen heute ein entscheidendes Wettbewerbskriterium, energieeffizient zu produzieren.“ Schmid ist zuversichtlich, mit seinem Team Firmen aus dem Bereich Oberflächenbehandlung von Leichtmetallen zu einer besseren Energieausbeute beim Anodisieren und zu Schichten mit optimierten Eigenschaften zu verhelfen.

Einsatz energieeffizienter Kühltechniken

Das Anodisieren gehört zu einem der energieintensivsten Verfahren der Galvanotechnik. Beim Anodisieren wird das Bauteil unter Strom gesetzt. Dabei findet eine Reaktion statt, die das Metall an der Oberfläche in eine harte und stabile Oxidschicht umwandelt. Bei dieser Reaktion entsteht sehr viel Wärme, die mit Hilfe von Kühlmaschinen abgeführt werden muss.

Bei dem neuen Verfahren wird wesentlich weniger Energie zugeführt als bei konventionellen Methoden. Weiterhin ist es möglich, energieeffiziente Kühltechniken einzusetzen. Insbesondere bei der Hartanodisierung, die eine besonders starke Kühlung der Elektrolyte erfordere, könne so noch mehr Energie eingespart werden, so Schmid.