Neuer Platin-Verbundwerkstoff für Zündkerzenelektroden beste Heraeus Innovation 2009
Bei der 7. Heraeus Innovationspreisverleihung Mitte November in Hanau wurde zum zweiten Mal eine Entwicklerin mit dem ersten Preis ausgezeichnet. Dr. Tanja Eckardt vom Konzernbereich W. C. Heraeus gewann mit einem innovativen Platin-Verbundwerkstoff für eine neue ressourceneffiziente Zündkerzen-Generation. Den zweiten Platz belegte Jake Markham (W. C. Heraeus) für die Entwicklung einer hochflexiblen, weniger als einen halben Millimeter dünnen Antriebswelle zur Verbesserung der diagnostischen Möglichkeiten beim Einsatz von Ultraschall in der minimalinvasiven Chirurgie. Dritter wurde Markus Schultheis (W. C. Heraeus) für ein pulvermetallurgisches Herstellungsverfahren für rohrförmige Sputtertargets, die eine kostengünstige Beschichtung von Dünnschicht-Solarzellen in der Photovoltaik-Industrie ermöglichen. Die Preisträger wurden im Rahmen einer Feierstunde in Hanau von Dr. Jürgen Heraeus, Vorsitzender des Aufsichtsrats und Schirmherr der Veranstaltung, mit einer Goldmedaille mit der Sonderprägung „Innovationspreis 2009“ ausgezeichnet.
Der Heraeus Innovationspreis wird seit 2003 ausgelobt. Teilnehmen können weltweit alle Forscher und Entwickler von Heraeus. In diesem Jahr wurden 18 Projekte eingereicht. 2010 wird der Innovationspreis dahingehend erweitert, dass es neben dem derzeitigen Produkt bezogenen Innovationspreis einen Preis für Prozess-Innovationen geben wird, wie Dr. Frank Heinricht, Vorsitzender der Geschäftsführung von Heraeus, mitteilte.
Platz 1: Kosteneffizienter Platin-Verbundwerkstoff für Zündkerzen
Zündkerzen in Autos haben dank Platinstiften an der Zündspitze heute bereits eine dreimal höhere Lebensdauer als gewöhnliche Zündkerzen aus Nickellegierungen. Ziel ist es aber, mit neuen Platin-Verbundwerkstoffen die Produktion der langlebigen Elektroden günstiger zu gestalten und Ersatz für die teureren Platin-Legierungen zu finden. Dies gelingt mit dem neuen Verbundwerkstoff aus Platin-Zirkoniumoxid, den Dr.-Ing. Tanja Eckardt und ihr Team im Rahmen eines BMBF-Projekts (Bundesministerium für Bildung und Forschung) in Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH innerhalb von drei Jahren entwickelt haben. Die neuartige in das Platin eingebundene Zirkoniumoxid-Phase ermöglicht eine hervorragende Lebensdauer der Zündkerzen trotz steigender Beanspruchung und sorgt gleichzeitig für Kostensenkung beim Kunden, da ein Teil des Platins durch das Zirkoniumoxid ersetzt wird. Der Platin-Verbundwerkstoff wird mit einer speziellen Schmelztechnologie im Vakuum hergestellt. Der Markt spricht für die Neuentwicklung. Von den geschätzten 1,7 Mrd. Zündkerzen die pro Jahr in der Automobilindustrie benötigt werden, entfällt bereits heute fast ein Drittel auf Edelmetallzündkerzen. Und der Bedarf nach qualitativ hochwertigem und langlebigem Elektrodenmaterial wird steigen. „Wir können uns auch vorstellen, unser Material als Hochstromkontakte in der Vakuumtechnik oder als Hochtemperaturbauteile zur Glasverarbeitung einzusetzen“, beschreibt Dr. Eckardt weitere anspruchsvolle Anwendungsmöglichkeiten.
Platz 2: Hochflexible Antriebswelle für die minimalinvasive Chirurgie
Bei der operativen Entfernung von Blutgerinnseln in Blutgefäßen oder von Ablagerungen aus Blutfetten oder Kalk in Arterien sorgen heute feingliedrige Katheder in der minimalinvasiven Chirurgie mit speziellen Aufsätzen für schnelle Hilfe beim Patienten. Die Katheder werden in den Blutbahnen über dünne, bis zu 70 Zentimeter lange Antriebswellen zielgenau rotierend bewegt. Jake Markham (W. C. Heraeus) hat eine hochflexible, weniger als einen halben Millimeter dünne Antriebswelle insbesondere zur Verbesserung der diagnostischen Möglichkeiten beim Einsatz von intravaskulärem Ultraschall entwickelt. Die Welle besteht aus mehreren ineinander gewickelten, haarfeinen Drähten. Durch die sehr kleine Bauweise belastet die Antriebswelle den Patienten während des Eingriffs noch weniger als bisher und ermöglicht gleichzeitig Zugang zu sehr kleinen Gefäßen, die durch die stark verzweigte Anatomie des Gefäßsystems bisher nicht erreichbar waren. Die synchrone Positionierung von Geräten an beiden Enden der Antriebswelle ist hierbei entscheidend für die Genauigkeit dieses bildgebenden Verfahrens zur Diagnostik vor einer operativen Entfernung von Blutgerinnseln oder arteriellen Ablagerungen sowie dem Setzen eines Stents. Mit dem neuen Produkt erweitert Heraeus sein Portfolio an Produkten für die Medizintechnik, dazu zählen Stimulationselektroden, Titangehäuse, Leitungswendel und Führungsdrähte für Herzschrittmacher.
Platz 3: Sputtertarget zur Beschichtung von Dünnschichtsolarzellen
Die Gewinnung von Strom über Solarzellen in der Photovoltaik erfolgt zunehmend über den Einsatz von Dünnschichtzellen. Mit einem neuen Herstellungsverfahren für rohrförmige Sputtertargets ermöglicht Markus Schultheis (W. C. Heraeus) eine kostengünstige Beschichtung und Wirkungsgraderhöhung dieser Zellen. Die Qualität und Reinheit der Sputtertargets beeinflussen Funktionstüchtigkeit und Leistungsfähigkeit einer fertigen Solarzelle. Schultheis hat erstmals über ein pulvermetallurgisches Verfahren Rohrtargets aus einer Kupfer-Indium-Gallium-Legierung (CIGS) entwickelt, die zur Herstellung von leistungsfähigen Dünnschichtzellen genutzt werden. Bislang wurden diese Targets über schmelztechnische Verfahren gewonnen. Durch das pulvermetallurgische Verfahren entsteht eine viel feinere, gleichförmigere Verteilung der Metallkomponenten. Diese homogene Verteilung bewirkt auch, dass die Solarzellen wesentlich gleichmäßiger beschichtet werden und damit mehr Strom erzeugen können. Außerdem hat Schultheis eine spezielle Verbindung des Targetmaterials zum gekühlten Trägerrohr entwickelt. Dies ermöglicht den Einsatz des Targets bei hohen Leistungen, obwohl die Metalllegierung schon bei knapp über 100 °C flüssig wird. Durch das „Sputtern werden in der Solarzellenproduktion zahlreiche Schichten erzeugt: z. B. Halbleiter und leitende Schichten für die Front- und Rückseitenkontaktierung der dünnen energieerzeugenden Zellen. Die Halbleiterschicht ist hier nur ein tausendstel Millimeter dünn. Damit sind solche Dünnschichtzellen hundertmal dünner als die klassischen Solarzellen aus Silizium.
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