ThinKing Januar – Mikroplasma-Umwandlung ermöglicht Design von Leichtmetall-Oberflächen

05.01.2017

 

Moderne Multifunktionsschichten eröffnen im Leichtbau völlig neue Anwendungsmöglichkeiten und können den Mehrwert von Produkten erheblich steigern. Für die multifunktionale Oberflächenmodifikation von Leichtmetallen wie Aluminium, Titan oder Magnesium steht nun eine weiterentwickelte Micro-Arc-Oxidations-Technologie (MAO) zur Verfügung.

Oberflächen lassen sich entsprechend der gewünschten Funktionen designen und die Leistung von Leichtmetall-Komponenten deutlich steigern. Dies ermöglicht neue funktionale und dekorative Anwendungsgebiete - auch in der Serienproduktion - und damit signifikante Einsparung an Gewicht, Material und Kosten bei gleicher oder verbesserter Funktionalität.

Randschichten von Leichtmetallen werden modifiziert

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation der Stuttgarter AutomoTeam GmbH mit ihrem ThinKing im Januar 2017. Die Leichtbau BW GmbH bietet unter diesem Label monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg kostenfrei eine Plattform.
Das METAKER® Micro Arc Oxidation Verfahren modifiziert die Randschichten von Leichtmetallen in einen leistungsstarken, multifunktionalen, atomaren Metall-Keramik-Verbund. Durch die Veränderung der Prozessparameter lassen sich sowohl die Werkstoffeigenschaften (Funktion) als auch die Kombinationen (Multifunktionalität) anwendungsspezifisch einstellen.

Einsparpotenziale im zweistelligen Prozentbereich

Möglich ist die Modifikation von mechanischen, chemischen, elektrischen, optischen, haptischen, biologischen, ökologischen und technologischen Eigenschaften von Leichtmetallen im industriellen Maßstab. So wird die Oberfläche zu einem Konstruktionselement, welches neue Potenziale für industriellen Einsatz von Leichtmetallen eröffnet. Beispielweise lassen sich Potentiale bei Gewicht, Produkt- und Prozesskosten, Lebensdauer, Wirkungsgrad u.v.m. im zweistelligen Prozentbereich heben.

MAO-Oberflächen bieten damit zahlreiche Potenziale für den erweiterten Einsatz von Leichtmetallen in verschiedenen Schlüsselindustrien etwa durch Materialsubstitution, Funktionsintegration sowie hybriden Leichtbau. So ist es zum Beispiel einem Hersteller von Hochleistungselektromotoren gelungen, ein bewegliches Bauteil aus Kupfer durch eines aus Aluminium zu ersetzen. Damit erreicht wurden 92 Prozent Materialkostenersparnis, 72 Prozent Gewichtsreduktion sowie gleichzeitige Verbesserung von Funktion und Lebensdauer.

Milliarden Mikroplasma-Entladungen formen Metall-Keramik-Verbund

Das neu entwickelte MAO-Verfahren für die elektrochemische, nanotechnologische Oberflächenbehandlung von Leichtmetallen wie Aluminium, Titan und Magnesium zeichnet sich dadurch aus, dass unter Einfluss von Milliarden von Mikroplasma-Entladungen (Micro Arcs) das Gefüge eines Werkstücks im Randschichtenbereich zu einem geschlossenen, atomar haftenden Metall-Keramik-Verbund umgewandelt wird.

Milliarden Mikroplasma-Entladungen formen komplexen Metall-Keramik-Verbund
Die Werkstoffeigenschaften lassen sich durch die Veränderung von Prozessparametern wie Elektrolytchemie, Strom, Spannung und Zeit einstellen. Die Oberflächen- und Prozesseigenschaften weisen dabei mehrere, durch die Forschung und Industrie bestätigte Alleinstellungsmerkmale und bisher undenkbare Anwendungspotenziale vor.