Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Ziel des Vorhabens bestand in der Entwicklung einer Silikatisierungstechnologie von Metallen, die insbesondere im Automobilbau Anwendung finden. Sie wurden zum gegenw\u00e4rtigen Zeitpunkt \u00fcberwiegend chromatisiert, beziehungsweise phosphatiert und chromatiert um einen verbesserten Korrosionsschutz durch eine gesteigerte Lack- und Klebstoffhaftung zu gew\u00e4hrleisten. Diese nasschemische Vorbehandlung sind anlagentechnisch aufwendig und die Handhabung\/Entsorgung der dabei eingesetzten Schwermetalle stellt hohe Anforderung an den Umweltschutz. Mit der dazu alternativen Technologieentwicklung ist der Aufbau von Ger\u00e4ten und Anlagenfunktionsmustern als Basis f\u00fcr eine breite industrielle Einsetzbarkeit des Verfahrens vorzubereiten.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden\u00b7\tGrundlegende Untersuchungen zur Abscheidung von Silicatschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie auf veredelten Stahloberfl\u00e4chen (beispielsweise elektrolytisch oder feuerverzinkt).
\n\u00b7\tErarbeitung von Bedingungen, die \u00fcber ein breites Spektrum von Teilegeometrien beziehungsweise Coil-Oberfl\u00e4chen eine reproduzierbare Abscheidung von Silikatschichten mit optimaler Bindung zur Unterlage und zum nachfolgend aufgebrachten Polymersystem (Klebstoff oder Lack) erm\u00f6glichten.
\n\u00b7\tUntersuchung der technologischen Verfahrensparameter f\u00fcr unterschiedliche Ger\u00e4tesystemen (von Handbearbeitungstechnik bis zu Laboranlagen).
\n\u00b7\tEntwicklung eines Methodenger\u00fcstes, das schwerpunktm\u00e4\u00dfig die Elektronenmikroskopie, IR-Spektroskopie, Ellipsometrie und die Atomkraftmikroskopie zum Charakterisieren von Silikatschichten zu Verbundsystemen und zur Aufkl\u00e4rung von Abscheidungsmechanismus beinhaltet.
\n\u00b7\tMaterialkundliche Untersuchungen beinhalteten Pr\u00fcfungen der Verbundfestigkeit der Substrate mit unterschiedlichen Polymersystemen, die als Klebstoffe und Lacke zum Einsatz kommen. Die Untersuchungen wurden bei unterschiedlichen Klimabelastungen durchgef\u00fchrt.
\n\u00b7\tAusgehend von den erzielten Ergebnissen wurde das Einsatzspektrum des Verfahrens auch auf weitere Substratmaterialien ausgedehnt.
\n\u00b7\tVergleichsweise wurde zur Erzielung h\u00f6herer Schichtdicken eine plasmatechnologische Variante der Herstellung haftvermittelter Silikatschichten erarbeitet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Ergebnis der Projektbearbeitung wurde das entwickelte Verfahren in Ger\u00e4tetypen unterschiedlichster Handhabbarkeit und Fl\u00e4chenbehandlungsgr\u00f6\u00dfen f\u00fcr Laborexperimente umgesetzt. Diese Laborger\u00e4te waren die Grundlagen f\u00fcr eine Weiterentwicklung zu marktf\u00e4higen Produkten der Firma SurA GmbH.
\nDurch Komplettierung dieser Ger\u00e4te mit den entwickelten Haftvermittlern konnte das Verfahren f\u00fcr unterschiedlichste Einsatzgebiete in der Technik und Medizin umgesetzt werden. In Folge dieser Entwicklungsarbeiten entstanden das Medizinprodukt Pyrosil-Pen f\u00fcr den Einsatz in der Dentaltechnik, das Glasbehandlungs-Set im Exklusiv-Vertrieb f\u00fcr die Firma Bohle sowie ein Reparatur-Set, das demn\u00e4chst im Automobilbaubereich f\u00fcr die Aluminiumvorbehandlung eingef\u00fchrt wird.
\nBasierend auf den durchgef\u00fchrten Grundlagenuntersuchungen zur Silikatbildung auf unterschiedlichen Aluminiumlegierungen sowie auf verzinkten St\u00e4hlen konnte von der Firma SurA GmbH mit der Entwicklung von Anlagen f\u00fcr den Dauer- und Gro\u00dfbetrieb begonnen werden. Als wesentliche Entwicklungsaufgabe erwies sich dabei die Schaffung von leistungsf\u00e4higen Dosiervarianten f\u00fcr Silanprecursoren.
\nMit der Entwicklung einer hochsensiblen Nachweistechnik f\u00fcr extrem d\u00fcnne Silikatschichten mit Hilfe daf\u00fcr optimierter Methoden der IR-Spektroskopie und Ellipsometrie konnten die Voraussetzungen f\u00fcr die Schichtanalytik in Abh\u00e4ngigkeit von den Herstellungsbedingungen geschaffen werden. Damit wird es m\u00f6glich, eine \u00dcbertragung der einmal erarbeiteten und optimierten Silikatisierungsbedingungen auf unterschiedlichste Applikationsfelder kontrolliert vorzunehmen.
\nVoraussetzung f\u00fcr eine systematische Erweiterung des Einsatzgebietes der Pyrosiltechnik war eine enge Zusammenarbeit mit zahlreichen Kooperationspartnern in der Lackbeschichtungstechnik. Durch die Firma Alcan wurden systematische Untersuchungen zum Korrosionsverhalten der Pyrosiltechnologie in Kombination mit unterschiedlichen Lacksystemen durchgef\u00fchrt. Im Vergleich zu anderen getesteten Vorbehandlungssystemen wurde die Pyrosiltechnik an vorderster Stelle bewertet und damit wichtige Voraussetzungen f\u00fcr den Einsatz der Silikatisierungstechnologie im Automobilbau geschaffen.
\nDurch den Aufbau von Demonstrationsanlagen in der letzten Projektphase war es m\u00f6glich die Anwen-dungsgebiete des Verfahrens systematisch und signifikant zu erh\u00f6hen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
F\u00fcr die \u00d6ffentlichkeitsarbeit und die Pr\u00e4sentation des Verfahrens wurden mehrere Messen (3 x Hannover-Messe und 3 x Off-Tech, Essen) genutzt. Dar\u00fcber hinaus hat am 06.06.2000 eine Pr\u00e4sentation im Rahmen eines Gemeinschaftssymposium zum umweltgerechten Verfahren der Oberfl\u00e4chentechnik in Frankfurt stattgefunden. Die Veranstaltung wurde gemeinsam von der DECHEMA, FDS-Dresden, DFO, DGO, AiF, FEM, GfKORR und der Deutschen Bundesstiftung Umwelt Osnabr\u00fcck getragen.
\nIn Zusammenarbeit mit der Firma arcotec GmbH, M\u00f6nsheim, wird eine gemeinsame Vermarktung der Technologie durchgef\u00fchrt. Im Ergebnis wird sich die Zahl der Messepr\u00e4sentationen im Jahr 2001 europaweit drastisch erh\u00f6hen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektf\u00f6rderung erm\u00f6glichte die notwendige Vorlaufforschung und Umsetzung eines alternativen und umweltfreundlichen Oberfl\u00e4chenvorbehandlungsverfahrens. Die bereits erreichten umweltrelevanten und wirtschaftlichen Ergebnisse aus der Verbreitung best\u00e4tigen die Effizienz der Projektdurchf\u00fchrung.
\nSilizium ist nach Sauerstoff das am weitesten verbreitete Element der Erde. Das Verfahren nutzt organische Siliziumverbindungen, die dem Brenngas zudosiert und bei der Verbrennung zersetzt werden. Silikate (Sauerstoffverbindungen von Silizium) werden auf der Blechoberfl\u00e4che abgeschieden, vernetzen sich und bilden eine tragf\u00e4hige Schutzschicht aus. Die Reaktionskinetik und die Prozesse bei der Abscheidung sind aber noch nicht vollst\u00e4ndig aufgekl\u00e4rt.
\nNach den Ergebnissen eines internationalen Korrosionstestes verschiedener Verfahren wird die Silicoatertechnik von Alcan f\u00fcr alle europ\u00e4ischen Automobilhersteller bei der Reparatur von Aluminiumkarossen empfohlen. Als erster Schritt ist die Listung des Silicoaterverfahrens als Reparaturtechnologie bei BMW (USA) erfolgt. Weitere Untersuchungen zur Oberfl\u00e4chenbehandlung laufen zur Beschichtung von Stahl und verzinktem Stahlblech bei der Thyssen-Krupp Stahl GmbH in Abstimmung mit den Automobilfirmen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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