Leichte SpracheNanomaterialien für das Galvanoformen
links: Galvanoformwerkzeug für die Abformung von Instrumententafeln für die Automobilindustrie (Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Department Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl für Allgemeine Werkstoffeigenschaften (WW1)) rechts: Schematische Darstellung der gepulsten galvanischen Abscheidung zur Erzeugung nanokristalliner, hochfester Materialien (Quelle: FAU Erlangen-Nürnberg, Department Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl für Allgemeine Werkstoffeigenschaften (WW1))
Die galvanische Abscheidung, das sogenannte Galvanoformen, erlaubt in einem wirtschaftlichen Prozess komplexe dreidimensionale Formen aus hochwertigen Materialien in Verbindung mit einer extrem genauen Oberflächenabbildung.
Die mit Galvanoformen hergestellten Teile werden häufig als Formwerkzeuge für die Massenproduktion großer, komplizierter Kunststoffbauteile eingesetzt. Im bisherigen galvanischen Prozess wurden Galvanoformen häufig aus Reinnickel abgeschieden, das aufgrund seiner Mikrostruktur nur moderat fest ist. Ziel des Projekts war daher die Erforschung neuer Materialien für Galvanowerkzeuge mit erhöhter Lebensdauer oder mit angepasstem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Im Teilprojekt Nanonickel dienten die Kennwerte aus der Schadensanalyse ausgefallener Formen und der Evaluierung von Materialkennwerten aus Standardabscheidungen als Grundlage für die Entwicklung verbesserter Elektrolyte. Über die gesamte Laufzeit des Projekts hinweg wurden Abscheidungen für einen späteren Einsatz im industriellen Betrieb entwickelt und die unterschiedlichen Abscheidungen hinsichtlich der Mikrostruktur, Festigkeit und thermischen Stabilität charakterisiert. Die Bandbreite der Untersuchungsmethoden reichte daher u. a. von REM- und TEM-Untersuchungen über Nanoindentierungen bis hin zu mechanischen Festigkeitsmessungen. Es konnten Platten mit anorganischen Additiven abgeschieden werden, die nach Temperaturbehandlung eine knappe Verdreifachung der Festigkeit im Vergleich zu bisherigen Standardabscheidungen zeigten. Als Alternative zur Invargalvanoformung wurde die Abscheidung von dünnen Nickelschichten auf CFK erprobt. Nach entsprechender Vorbehandlung durch Schleifen, Anodisieren und Besputtern mit Gold konnten haftfeste Schichten von Nickel auf CFK realisiert werden, sodass das Ziel des Teilprojekts 2 (Neue Materialien für galvanogeformte Werkzeugschalen mit angepasstem Wärmeausdehungskoeffizienten) durch die Alternativroute erreicht werden konnte.
Im Fokus des Teilprojektes 2 wurden herkömmliche, aber sehr dünne Nickel-Galvanoformen wirtschaftlicher mittels thermisch Spritzens von Invar verstärkt und hinsichtlich ihrer niedrigen Wärmedehnung für die CFK-Herstellung optimiert.
