Wassertropfen

Maschinen & Anlagen

Neue Wege im Maschinenbau – die Nanotechnologie

Was macht den Maschinenbau wettbewerbsfähig? Nur mit ständigen Innovationen kann die Branche auf Dauer im Wettbewerb mit der Konkurrenz mithalten. Ganz neue Möglichkeiten eröffnet die Nanotechnologie – sie ist im Maschinenbau vielfältig anwendbar, doch ist sie noch ziemlich teuer.

Nanotechnologie – neuartige Werkstoffe für den Maschinenbau

Der Maschinenbau kann nur wettbewerbsfähig sein, wenn er durch Innovationen vorangetrieben wird. Die Maschinen sollen zuverlässig, wartungsarm und leistungsstark sein. Es kommt darüber hinaus auf Langlebigkeit an. Mit neuartigen Werkzeugen können Maschinen weniger störanfällig, leistungsstärker, aber auch leichter werden. Ganz neue Wege eröffnet die Nanotechnologie.

Was ist die Nanotechnologie?

Bei der Nanotechnologie geht es um sehr geringe Größenordnungen, ungefähr in der Größe eines Atoms. Ein Nanometer macht nur ein Milliardstel eines Meters aus. Eine wichtige Rolle spielen dabei Oberflächeneigenschaften. Mit Nano-Werkstoffen können im Maschinenbau bessere Oberflächenqualitäten erzielt werden. In immer mehr Bereichen der Technik gewinnt die Nanotechnologie an Bedeutung:

  • Oberflächentechnik
  • Chemie
  • Halbleiterphysik
  • Clusterphysik
  • Teilbereiche des Maschinenbaus

Nanomaterialien nehmen auch im Maschinenbau einen immer wichtigeren Platz ein. Die Nanotechnologie hat viele Vorbilder in der Natur, beispielsweise die nanometergroßen Haare an den Beinen von Fliegen, die das Laufen der Insekten an Decken und Wänden ermöglichen. Ein wichtiges Beispiel aus der Nanotechnologie ist der Lotuseffekt, der auch im Maschinenbau von Bedeutung ist. Wasser perlt ab, die Haftung von Schmutzpartikeln wird reduziert. Besondere Stabilität ist eine weitere Eigenschaft im Nanobereich; ein Beispiel aus der Natur sind Muschelschalen, die im Kalk organische und anorganische Stoffe vereinen.

Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnologie im Maschinenbau

Die Nanotechnologie ist erst im Kommen, doch schon jetzt ergeben sich im Maschinenbau verschiedene Anwendungsmöglichkeiten:

  • Verschleißschutz von Motorenteilen
  • Additive für Lacke und Kunststoffe für die Oberflächenbeschichtung von Maschinen als Schutzanstrich
  • Nanobeschichtung verschiedener Teile, die sich durch den Lotuseffekt selbst reinigen können
  • Prozessoren für Steuerungen von Maschinen

Darüber hinaus ergeben sich im Maschinenbau noch weitere Anwendungsmöglichkeiten. Die Nanotechnik wird als Technologie des 21. Jahrhunderts gehandelt, doch um sie weiterzuentwickeln und noch mehr Anwendungsbereiche zu erschließen, sind noch umfangreiche Forschungen notwendig.

Nanotechnologie als Verschleißschutz von Motorenteilen

Nicht nur bei Motoren von Kraftfahrzeugen, sondern auch im Maschinenbau können Produkte der chemischen Nanotechnologie einen besseren Verschleißschutz bieten. Ein Film, der fest an Bauteilen anhaftet, hat einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten. Die chemische Bindung der Beschichtung an die Metalloberfläche führt zu einer hohen Wirkdauer. Durch die verminderte Reibung ist der Verschleiß ebenfalls geringer, die Lebensdauer des Motors wird dadurch verlängert.

Verbesserung der Eigenschaften im Maschinenbau mit der Nanotechnologie

Im Maschinenbau stellt die Nanotechnologie eine zukunftsweisende Innovation dar. Sie sorgt für viele gute Eigenschaften, mit denen die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit von Maschinen verbessert werden. Die Oberflächenbeschichtung kann die Kratz- und Abriebfestigkeit sowie die Gleitfähigkeit verbessern, sie bietet einen höheren Korrosionsschutz. Mit nanotechnischen Materialien kann der Verschleiß um mehr als 90 Prozent verringert werden. Transparente Beschichtungen von Metallen sind möglich, die Beschichtung ist nicht sichtbar. Gute Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnologie ergeben sich auch bei Isolationen und im Brandschutz.

Vorteile der Nanotechnologie im Maschinenbau

Im Maschinenbau bietet die Nanotechnologie viele Vorteile:

  • Bessere Oberflächenqualität
  • Geringerer Verschleiß
  • Höherer Wirkungsgrad und geringerer Energieverbrauch
  • Längere Lebensdauer
  • Leichtere Bauweise
  • Geringere Störanfälligkeit
  • Geringerer Verbrauch von Schmierstoffen und anderen Hilfsmaterialien

Noch steckt die Nanotechnologie in den Kinderschuhen, sie wird jedoch ständig weiterentwickelt, neue Anwendungsmöglichkeiten werden erschlossen. Unternehmen aus der Maschinenbaubranche können mit Anwendung der neuen Technologie bei ihren Maschinen neue Absatzmärkte erschließen.

Förderung durch die Bundesregierung

Da es sich um eine zukunftsweisende Technologie handelt, fördert die Bundesregierung seit vielen Jahren die Forschung auf dem Gebiet der Nanotechnologie. Besonders kleine und mittelständische Unternehmen, die Nanoprodukte anbieten, werden gefördert, um die Wettbewerbsfähigkeit des Technologiestandorts Deutschland zu sichern. Schon jetzt ist der Erfolg erkennbar, die Risikoforschung gewinnt an Bedeutung. Das Bundesministerium für Forschung und Bildung hat sein Förderkonzept für die Nanotechnologie im Aktionsplan Nanotechnologie 2020 festgeschrieben.

Nachteile der Nanotechnologie

Die Nanotechnologie bietet viele Vorteile, doch hat sie auch Nachteile. Ein Nachteil ist der bislang noch ziemlich hohe Preis. Setzen sich die Produkte der Nanotechnologie erst flächendeckend durch und werden neue Absatzmärkte erschlossen, werden die Kosten im Laufe der Zeit jedoch immer geringer. Einige Hersteller von Produkten für Nanotechnologie haben einen Teil ihrer Artikel bereits wieder vom Markt genommen, da die Kunden sich mit dem Kauf noch zurückhielten und die Produkte nicht rentabel genug waren. Dazu kommen Bedenken bei Verbrauchern und Unternehmen: Ist Nanotechnologie sicher, gibt es keine umweltrechtlichen Bedenken? Die Technologie ist heute noch nicht eingehend erprobt, Langzeitergebnisse liegen demnach noch nicht vor.

Die Zukunft der Nanotechnologie im Maschinenbau

Im Maschinenbau ergeben sich für die Nanotechnologie immer neue Möglichkeiten. Die Nanotechnologie wird vor allem für verbesserte Eigenschaften von Oberflächen genutzt. Produkte für die Beschichtung und zum Schutz vor Verschleiß kommen zum Einsatz. Die Lebensdauer der Maschinen und der Wirkungsgrad können erhöht werden. Das schafft wichtige Wettbewerbsvorteile. Noch sind die Kosten hoch, doch wenn sich die Technologie immer weiter durchsetzt, wird sie kostengünstiger.

Im Maschinenbau hat die Nanotechnologie Vorteile und viele Anwendungsmöglichkeiten:

  • Verbesserter Korrosionsschutz
  • Höherer Wirkungsgrad
  • Geringerer Wartungsaufwand
  • Leichtere und stabilere Bauweise

 Zurück zur Übersicht