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07.05.2018 | Verbindungstechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Oberflächen verhaken statt zu schweißen

Autor:
Dieter Beste

Anstatt etwa zu schweißen, werden beim Nanoscale Sculpturing Oberflächen zu verbindender Bauteile aufgeraut und ineinander verhakt. Metalle ließen sich damit sowohl miteinander als auch mit Kunststoffen dauerhaft stabil verbinden, so die Entwickler.

Als Alternative zu herkömmlichen Verbindungstechniken stellte ein Forscherteam der Universität Kiel Ende April auf der Hannover-Messe ihr "Nanoscale Sculpturing"-Verfahren vor. Dabei werden Oberflächen mit einem elektrochemischen Ätzverfahren so aufgeraut, dass auf Mikrometerebene eine feine, quaderförmige Widerhakenstruktur entsteht. Verhake man nun zwei so behandelte Oberflächen mittels Kleber ineinander, entstehe eine nur sehr schwer lösbare Verbindung. 

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"Das Nanoscale Sculpturing-Verfahren eröffnet völlig neue Möglichkeiten in der Fügetechnik, aber auch ganz neuartige Werkstoffkombinationen wie Aluminium mit Kupfer oder mit Silikon", sagt Rainer Adelung, Leiter der Arbeitsgruppe "Funktionale Nanomaterialien" an der Universität Kiel. Anwendungsgebiete sieht das Team zum Beispiel im Schiffs-, Flugzeug oder Fahrzeugbau. Besonders gut geeignet sei das Verfahren, um Bauteile nachträglich in schon bestehende Konstruktionen einzubringen. "Hohe Temperaturen beim Schweißen können zum Beispiel bereits behandelte und gestrichene Oberflächen zerstören. Unser Verfahren dagegen funktioniert bei Raumtemperatur ohne besondere Schutzvorkehrungen", sagt Adelung.

Neben der verbreiteten direkten Erzeugung von pulvrigen Nanomaterialien für die Oberflächenbeschichtung durch Abscheidverfahren oder Agglomeration von Molekülen ist die gezielte Erzeugung von regelmäßigen Strukturen mit Nanometerabmessungen aus ganzflächig aufgebrachten homogenen Schichten durch Ätzverfahren von höchstem Interesse." Nanotechnologie und Nanoprozesse, Seite 174.

Mit Metalangelo zur Industrietauglichkeit

Um die neue Verbindungstechnik industriell anwenden zu können, stellte das Forscherteam in Hannover den Prototypen eines gemeinsam mit der Kieler Phi-Stone AG entwickelten mobil einsetzbaren Verbindungsverfahrens vor, das sie zu Ehren des Renaissance-Bildhauers Michelangelo "Metalangelo" genannt haben. Mit individuell im 3D-Druck herstellbaren Ätzzellen lassen sich damit nach eigenen Angaben Metalloberflächen formgenau bearbeiten. Gemeinsam mit ersten Kunden wollen die Forscher nun ihr Verfahren bis zur Marktreife weiterentwickeln; zwei Patente haben sie bereits angemeldet. 

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