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Neue Materialien und Fertigungstechnologien für verbesserte Energieeffizienz

Jahresanlass „Nano & Industrie 2019“ des Hightech Zentrums Aargau

Der Einsatz neuer Nano-Werkstoffe und innovativer Fertigungstechnologien bewirkt in der Energie- und Elektrotechnik eine höhere Wirksamkeit. Diesen Zusammenhang beleuchtete der Jahresanlass „Nano & Industrie 2019“ des Hightech Zentrums Aargau in Brugg.
 

Die Erhöhung der Effizienz des Energiekreislaufs ist zu einer dringlichen Herausforderung geworden. Ein Lösungsansatz besteht im zunehmenden Einsatz von Nano-Materialien und neuer Fertigungs- und Beschichtungstechnologien. Auf diesem weiten Feld böten sich generell noch zahlreiche Chancen, erklärte Dr. Marcus Morstein, Leiter des Schwerpunkts Nano- und Werkstofftechnologien der Hightech Zentrum Aargau AG in Brugg. Morstein konnte als Gastgeber über 70 Gäste aus der Hochschulforschung, der Industrie und dem KMU-Bereich zum Jahresanlass „Nano & Industrie 2019“ begrüssen.

Eröffnet wurde der Reigen der fünf Fachvorträge von Dr. Michael Krausa, Geschäftsführer des Kompetenznetzwerks Lithium-Ionen-Batterien in Berlin. In der Keynote beleuchtete er Herausforderungen und Chancen der Fertigung von Batteriezellen. Batterien sind ein Enabler für viele Hightech-Produkte. Ohne ausgereifte Speichertechnologie und ausreichende Speicherkapazität wird sich die Energiewende nicht bewerkstelligen lassen. Einen rasanten Anstieg verzeichnet der Bedarf an Batteriezellen mit hoher Speicherdichte auch für Anwendungen ausserhalb des Automobilsektors. Die Fertigung von Batteriezellen in Grossserien stellt den Motor für die gesamte Wertschöpfungskette dar – und einen wichtigen Hebel für die Qualität eines Wirtschaftsstandorts. Krausa sieht in Europa reelle Chancen für weitere Zellhersteller neben den bereits bestehenden Marktführern in Asien. Voraussetzung für eine effiziente Fertigung sei allerdings die Integration entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
 

Hightech Zentrum Aargau
Neue Materialien und Fertigungstechnologien für verbesserte Energieeffizienz waren Thema des Jahresanlasses „Nano & Industrie 2019“ des Hightech Zentrums Aargau. Bild: hightechzentrum.ch


Auf einen Aspekt der Energieerzeugung fokussierte Marco Salvisberg, Sales Manager des GF AMotion Center in Stabio TI: Er erläutert, wie die Additive Fertigung (3D-Druck) die Herstellung von Turbinenteilen aus Nickel- und Titanlegierungen ermöglicht. Dahinter steckt der Druck des Marktes, die Leistungsfähigkeit beispielsweise von Flugzeugtriebwerken stetig weiter zu erhöhen. Die Additive Fertigung stellt fallweise eine Alternative zur Fertigung mittels Präzisionsguss oder klassischer Zerspanung dar. Dies zumal bestimmte Werkstoffe sehr schwierig zu zerspanen sind – Materialien, die für den Einsatz bei hohen Temperaturen geeignet sind und die wirkungsvolle Verbrennungsprozesse ermöglichen. Das Beispiel aus dem GF AMotion Center illustriert, dass Additive Fertigung für bestimmte Anwendungen zu einer industriellen Produktionsmethode avanciert ist. Die Zertifizierbarkeit dieser Technologie bürgt zudem für ein hohes Niveau der Qualitätssicherung.

Auf ein zentrales Element im Kontext der Energieübertragung fokussierte Dr. Lorenz Herrmann vom ABB-Konzernforschungszentrum in Baden-Dättwil. Herrmann ist Research Department Manager Energy & Materials. Er setzte sich mit einer weiteren Stossrichtung der Additiven Fertigung auseinander: Mit der Herstellung von Komponenten elektrischer Maschinen und Schaltgeräte. ABB hat einen Hochspannungsgleichstrom-Schalter (HVDC-Breaker) für die Stromnetze der Zukunft entwickelt. Mit dem neuentwickelten Aktuator lässt sich der Strom innert bloss fünf Millisekunden unterbrechen. Gerade so viel Zeit, die eine Biene für einen Flügelschlag benötigt. Dieser additiv gefertigte Aktuator wiegt 20 Prozent weniger und ermöglicht eine um 20 Prozent erhöhte Schaltgeschwindigkeit. Additive Fertigung kommt immer häufiger dort zum Einsatz, wo höchste Wertschöpfung angestrebt wird.

Eine Form der Energiespeicherung stand im Zentrum des Fachreferats von Dr.-Ing. Christof Gentner über Nano- und Oberflächentechnologie in der Wasserkraft. Gentner arbeitet im Bereich Technical Tendering/Hydro der GE Renewable Energy in Birr. Er erklärte im Zusammenhang mit einem Pumpspeicher, wie sich Turbinenteile dadurch vor Erosion schützen lassen, indem sie auf innovative Weise beschichtet werden, fallweise keramisch oder mit Polymeren. Mit spezifisch behandelten Oberflächen erreichen die Turbinenteile geringere Reibungswerte. Dies ermöglicht den effizienteren Betrieb eines Motors bzw. Generators. Das weiteres Beispiel betraf neuartige, umweltfreundliche Isolationsbeschichtungen von Elektromotor-Komponenten.

Matthias Muoth von der Glas Trösch AG in Bützberg BE richtete den Blick auf Möglichkeiten     zur     Steigerung     der    Energieeffizenz durch Dünnschicht-Glasbeschichtungen. Die Anwendung neuster Dünnschichttechnologie ermöglicht die Kombination von Wärmedämmung (mit hohem Wärmegewinn) und Sonnenschutz. Diese Kombination ist deswegen anspruchsvoll, weil die langwelligen Wärmestrahlen auf andere Weise gefiltert werden müssen als die kurzwelligen Licht- oder UV-Strahlen. Nur mit einer Hightech-Beschichtungslösung lässt sich dieser Effekt erreichen. Noch im Entwicklungsstadium hat Glas Trösch eine Applikation, die es ermöglichen soll, transparente Solarzellen in Fensterflächen zu integrieren. Bereits realisiert sind hingegen farbige Solarmodule als Fassadenelemente.

 

 

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