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TU Dresden/Fraunhofer IWS

Selbstreinigende Aluminiumoberfläche entwickelt

Für Gießereikunden ist die Bauteilsauberkeit zum Teil ein entscheidendes Kriterium bei der Auftragsvergabe. Nun haben Wissenschaftler aus Dresden eine selbstreinigende Oberfläche aus Aluminium entwickelt. Ein Projektteam der Technischen Universität Dresden und des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS strukturierte eine Aluminiumplatte mit einem Laserverfahren so, dass Wassertropfen über die Oberfläche rollen können und dadurch Schmutzpartikel entfernt werden – ganz ohne chemische Reinigungsmittel oder zusätzliche Kräfte. Den wissenschaftlichen Beweis für den selbstreinigenden Effekt veröffentlichten sie im Journal „Applied Surface Science“.

Seit mehreren Jahren entwickeln Wissenschaftler der TU Dresden und des Fraunhofer IWS funktionalisierte Oberflächen mit lasergestützten Fertigungsverfahren. Bei der neu entwickelten wasserund eisabweisenden Oberflächenstruktur fokussierten sie sich besonders auf den Werkstoff Aluminium. „Dieser kommt in vielen Industriezweigen zum Einsatz – sei es in der Automobilbranche, im Flugzeugbau oder in der Lebensmittelindustrie. Besonders bei Letzterem ist die Verwendung von aggressiven Reinigungschemikalien kritisch, da wir diese natürlich nicht mit unserer Nahrung in Verbindung bringen wollen“, sagt Stephan Milles, Doktorand an der TU Dresden. Die Funktion des selbstreinigenden laserstrukturierten Aluminiums nahmen die Dresdner Wissenschaftler besonders unter die Lupe. Zur Analyse des Selbstreinigungseffekts der Aluminiumoberflächen kam eine spezielle Kamera zum Einsatz, die den Prozess mit 12 500 Bildern pro Sekunde filmte. Thomas Kuntze, Wissenschaftler im Technologiefeld Mikrotechnik am Fraunhofer IWS, verdeutlicht: „Auf diese Weise können wir perfekt sehen, wie der Wassertropfen den Schmutz von der Aluminiumoberfläche entfernen kann. Diese Methode eignet sich auch zum Verständnis anderer Verfahren, wie Laserschneiden und -schweißen oder Additive Manufacturing.“

Da manche Aluminiumanwendungen sensibel auf Eis reagieren, können unter Umständen auch eisabweisende metallische Oberflächenstrukturen, wie sie jetzt in Dresden entwickelt wurden, für die Branche interessant sein, soweit sie in Guss oder bei der Nachbearbeitung realisierbar sind. Die Entwicklung ist eine echte Alternative zur Beschichtung von Oberflächen. Für die Strukturierung von Materialien sind keine zusätzlichen Chemikalien oder Reinraumbedingungen mehr notwendig.

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Mikroskopische Filmaufnahmen der selbstreinigenden Aluminiumoberfläche


Ein Projektteam der TU Dresden und des Fraunhofer IWS strukturierte eine Aluminiumplatte so, dass Wassertropfen darauf nicht mehr haften und Schmutzpartikel von der Oberfläche entfernt werden können. Im Bild: Dr. Marcos Soldera, Thomas Kuntze, Stephan Milles und Prof. Andrés Fabián Lasagni (v. l. n. r.).

Foto: TU Dresden