Zum Hauptinhalt springen
Titelbild für aktuelle Nachrichten der DGO

BMBF fördert 17 Verbundprojekte aus dem Bereich Elektrochemie

Förderinitiative InnoEMat – ein Überblick zum Forschungsschwerpunkt „Elektrochemische Oberflächentechnik“

Mit insgesamt sieben von 17 bewilligten Verbundprojekten ist der Forschungsschwerpunkt „Elektrochemische Oberflächentechnik“ mit den meisten Forschungsprojekten innerhalb der BMBF-Förderinitiative InnoEMat vertreten. Einige davon enden bereits im Jahr 2019.

Die Förderinitiative „Innovative Elektrochemie mit neuen Materialien – InnoEMat“ ist Bestandteil der Hightech-Strategie der Bundesregierung und zielt auf die nachhaltige Unterstützung mittelständischer Unternehmen und die Förderung von Innovationen für die Märkte von morgen. Im Allgemeinen werden Verbundprojekte gefördert, die auf die Neu- und Weiterentwicklung von elektrochemischen Prozessen ausgerichtet sind und sich vorrangig den Themenschwerpunkten elektrochemische Synthese, elektrochemische Oberflächentechnik sowie assoziierte Anlagen, Komponenten, Hilfsmittel und Verfahren zuordnen lassen.

Die laufenden Verbundprojekte im Bereich Oberflächentechnik bestehen aus jeweils vier bis sechs Teilprojekten und werden von Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen in enger Kooperation umgesetzt. Die Projektlaufzeit beträgt jeweils 36 Monate. Die Themen stammen aus den deutschen Kernbranchen Automobil-, Maschinen- und Anlagenbau sowie aus der Mikrosystemtechnik.

Neues Metallisierungsverfahren zur Systemintegration elektronischer Bauteile

Die Miniaturisierung elektronischer ebenso wie elektromechanischer integrierter Systeme schreitet stetig voran. Einerseits verringert sich die Größe der Bauteile selbst, andererseits werden die Bauelemente in mehreren Chip-Ebenen übereinandergestapelt (sog. 3D-Integration). Das Verbundprojekt VEProSi zielt darauf ab, diese Ebenen mittels elektrochemisch metallisierter Löcher zu verbinden und damit eine vertikale Durchkontaktierung zu ermöglichen. Mit dem zu erforschenden elektrochemischen Metallisierungsverfahren sollen die sehr feinen Strukturen sicher abgebildet und trotz des hohen Aspektverhältnisses der Löcher Gleichmäßigkeit, Konturtreue sowie gute Haftung erreicht werden. Die X-FAB MEMS Foundry GmbH aus Erfurt leitet den Verbund.

Neue Beschichtungsprozesse aus ionischen Flüssigkeiten

Bei ionischen Flüssigkeiten handelt es sich um organische Salze, die bei niedrigen Temperaturen (unter 100 °C) flüssig sind. Prinzipiell lassen sich daraus Metall- und Legierungsschichten galvanotechnisch abscheiden. Hohe Kosten und vor allem fehlendes Prozessverständnis begründen jedoch den noch sehr seltenen technischen Einsatz dieser Schichten. Hier setzt der Forscherverbund GALACTIF an, der die elektrochemische Abscheidung von zum Beispiel Aluminium-, Edel- und Refraktärmetallen aus ionischen Flüssigkeiten erforscht und neue technische Konzepte erarbeitet soll. Koordiniert wird der Verbund von der TU München.

Mehrlagige Zinklegierungsschichten zur Verbesserung der Umform- und Korrosionsschutzeigenschaften

Galvanisch verzinkte Stahlrohre werden für viele Anwendungen beispielsweise in der Hydrauliktechnik nach dem Beschichtungsprozess stark gebogen und an Verbindungsstellen kalt umgeformt. Dadurch wird die aufgebrachte Schicht lokal beschädigt und die Bauteillebensdauer durch nachfolgende Korrosion stark verringert. Das Verbundprojekt TailoredZA erforscht deshalb mehrlagige Zinklegierungsschichten mit einem innovativen Schichtaufbau, die gegenüber den herkömmlichen Beschichtungen eine verbesserte Stabilität und eine zusätzliche korrosionsschützende Barriere aufweisen. Federführend ist die Benteler Steel/Tube GmbH aus Paderborn.

Beschichtungssysteme für höchstfeste Verbindungselemente für den automobilen Leichtbau

In der Automobilindustrie etablierte Fügeverfahren wie das Halbhohlstanznieten stoßen bei Mischbauweisen mit Leichtmetallen und höchstfesten Werkstoffen zunehmend an ihre Grenzen. Hier setzt das Projekt ELOBEV an. Ziel ist die Erforschung von elektrolytisch beschichteten, höchstfesten Hilfsfügeteilen, die rissfreie, hochbelastete Verbindungen über die gesamte Fertigungsprozesskette (Fügen, KTL) und Lebensdauer (Korrosion, Last) ermöglichen. Insbesondere durch die Vermeidung des Wasserstoffeintrags soll Spannungsrisskorrosion ausgeschlossen werden. Das Verbundprojekt wird von der AUDI AG koordiniert.

REACH-konformer Korrosionsschutz durch Pulse-Plating

Hochfeste Stahlbauteile werden zum Beispiel im Automobilbau überwiegend durch ZiNi-Beschichtungen vor Korrosion geschützt. In absehbarer Zeit wird jedoch der Einsatz von Nickel durch die REACH-Verordnung genehmigungspflichtig werden. Im Rahmen des Vorhabens ReKoPP soll deshalb eine neue umweltfreundliche Beschichtung für den Korrosionsschutz auf Basis ternärer Zinklegierungsschichten erforscht und erprobt werden. Dies geschieht unter Anwendung einer systematischen Modelbildung. Die COVENTYA GmbH aus Gütersloh leitet den Forscherverbund.

Ressourceneffiziente Endbearbeitung komplexer Werkstücke durch elektrochemisches Abtragen

Die Fertigung von metallischen Bauteilen mit komplexen innenliegenden Formkonturen stellt eine erhebliche technische Herausforderung dar. Derartige Bauteile werden derzeit durch elektrochemisches Abtragen in mehreren Fertigungsstufen hergestellt, wodurch sich Form- und Lagefehler erhöhen. Mit Hilfe der im Rahmen des Projekts SwitchECM angestrebten Technologie wird es möglich sein, die Fertigung komplexer Bauteile ohne Umbau durchzuführen und gleichzeitig die Präzision an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe anzupassen. Eine wesentliche Bedeutung hat hierbei das Werkzeug (Kathode), das an separaten Flächen mit unterschiedlichen elektrischen Strömen beschaltet werden soll. Koordiniert wird das Verbundprojekt von der SITEC Industrietechnologie GmbH aus Chemnitz.

Elektrochemische Abscheidung von reaktiven Materialsystemen für neue Raumtemperatur-Fügeverfahren

Bei der Herstellung elektronischer Baugruppen etwa für Handys oder Tablets kommen bisher bewährte Lötverfahren zum Einsatz, die aber gerade mit zunehmender Funktionalität der temperaturempfindlichen Bauelemente an ihre Grenzen stoßen. Hier setzt das Projekt ElisA an: Es soll sogenannte nano-skalige reaktive Materialsysteme für das Fügen von Bauelementen bei geringerem Wärmeeintrag erforschen. In diesen Materialsystemen findet eine exotherme Reaktion statt, die den Fügeprozess bei Raumtemperatur ermöglicht. Diese Nanometer dünnen Schichten werden mit einem speziellen Beschichtungsverfahren elektrochemisch abgeschieden. Federführend ist die VIA electronic GmbH aus Hermsdorf. 

Weiterführende Informationen zur Förderinitiative InnoEMat, zu den Projektinhalten und den Ansprechpartnern finden Sie auf der Website www.innoemat.de.