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Research & Technology

Kleinste Teile – dünnste Schichten – größte Wirkung

In 15 Prozent aller Güter steckt bereits Nano. Jetzt geben Dünnschichttechnologien der Industrie neue Impulse.

14.04.2015
Nanotechnologie

"Die Nanotechnologie zählt zu den bedeutendsten Schlüsseltechnologien unserer Zeit", sagt Prof. Johanna Wanka, Bundesministerin für Bildung und Forschung. Dem jüngsten nano.DE-Report des BMBF zufolge beschäftigt die entsprechende Industrie in Deutschland bereits rund 64.000 Arbeitnehmer. Rund 1.000 Unternehmen sind hierzulande mit Nanotechnologie befasst, in 600 öffentlichen Instituten forschen 10.000 Wissenschaftler daran. Der weltweite Umsatz der Branche wird auf 93 Mrd. US-Dollar geschätzt, der indirekte Wertschöpfungsbeitrag nanotechnologischer Anwendungen auf drei Billionen Dollar.

Für 2015 erwarten Experten, dass rund 15 Prozent der globalen Wirtschaftsgüter unter Nutzung von Nanotechnologie produziert werden.

Wichtige Beiträge leistet diese bereits in der Hyperthermie gegen Krebs, bei der Trinkwasseraufbereitung durch nanoporöse Filter und beim Korrosionsschutz durch keramische Nanobeschichtungen, die toxisches Chrom und Nickel ersetzen. Die immer größeren Rotoren von Windkraftanlagen lassen sich durch Kohlenstoffnanoröhrchen besonders leicht und doch stabil bauen.

Auf der Research & Technology bildet der Gemeinschaftsstand WoN World of Nano seit Jahren einen wesentlichen Teil der Nano-Branche ab. 2015 liegen die Schwerpunkte auf ultradünnen Schichten, Lithographie und Elektronik, Nanobiotechnologie, der ultrapräzisen Bearbeitung von Oberflächen sowie der Vermessung und Analyse von Nanostrukturen, Nanomaterialien und molekularen Architekturen. Hinter der WoN World of Nano steht die Initiative Nano in Germany. Einer von deren Partnern ist die VDI Technologiezentrum GmbH, die im Auftrag des BMBF die Themenkampagne "Welcome to Nanotech Germany" in Hannover präsentiert.

Neben diversen Länder-Gemeinschaftsständen befasst sich in Halle 2 auch das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) mit kleinsten Teilchen. "Dünnschichtbasierte Sensorik bietet ideale Voraussetzungen für anwendungsorientierte Lösungen und Innovationen rund um industrielle Produktionsprozesse", sagt Dr. Saskia Biehl, Gruppenleiterin am Fraunhofer IST in Braunschweig. Das IST hat piezoresistive Dünnschichtsensoren auf Basis der amorphen Kohlenwasserstoffschicht DiaForce® entwickelt. Darauf wird eine dünne strukturierte Chromschicht mittels Photolithographie und nasschemischer Ätzung aufgebracht. Das Schichtsystem kombiniert hohe Verschleißfestigkeit mit piezoresistivem Verhalten und ermöglicht Messungen direkt in den Hauptbelastungszonen von Schneidwerkzeugen, Tiefziehwerkzeugen oder Windkraftanlagen. Piezoresistive Dünnschichtsensoren machen aber auch eine neuartige Unterlegscheibe mit RFID-Übertragung möglich, die der Überwachung von Schraubverbindungen dient.

In Halle 3 ist der internationale Fachverband für Mikrotechnik, Nanotechnologie, Neue Materialien und Optik & Photonic (IVAM) mit einem Gemeinschaftsstand vertreten: Der IVAM-Produktmarkt "Micro, Nano & Materials" zeigt neue Trends unterschiedlicher Hochtechnologiefelder für den industriellen Einsatz.

"Mikrostrukturen und Oberflächen bilden eine Einheit. Sie unterstützen sich gegenseitig bei den Aufgaben, die Mikro- und Nanobauteile erfüllen müssen."

Dr. Thomas R. Dietrich, IVAM-Geschäftsführer

So könnten mit nanostrukturierten Oberflächen in chemischen Mikroreaktoren Flüssigkeiten transportiert, gelenkt und voneinander getrennt werden. Ein thermischer Akkumulator, der aus Abwärme Strom erzeugen kann, sowie Sensoren zur Messung von Beschleunigung, Neigung, Vibration oder Drehraten sind weitere Anwendungsbeispiele vom IVAM-Produktmarkt.

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