Pfaffenhofen (PK) Der Pfaffenhofener Tim Mittler ist für herausragende Forschungsergebnisse zur Herstellung von Bimetallen geehrt worden. Seine Arbeit eröffnet in vielen Sparten neue Entwicklungsmöglichkeiten und Einsparpotenziale bei Materialien und Energie.
Das Grundproblem ist eigentlich einfach: Es gehe darum, zwei verschiedene Kupfer-Werkstoffe zu verbinden, um die besten Eigenschaften aus beiden Stoffen in einem Materialstrang zu vereinen - etwa die Strom- und Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und die mechanische Festigkeit von Bronze, erklärt Tim Mittler. Das einfach klingende Vorhaben aber ist mit vielen Tücken verbunden, denn Mittlers Ziel war ein neues Verfahren, mit dem Energie und Material eingespart werden können.
Vier Jahre Forschung als Master-Student und Doktorand am Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen der Technischen Universität München (TUM) hat der Pfaffenhofener in das Problem investiert. Inzwischen ist ihm ein weitgehender Durchbruch gelungen, für den er vor Kurzem gemeinsam mit seinem Co-Autor Thomas Greß mit dem Innovationspreis des Deutschen Kupferinstituts ausgezeichnet worden ist - einer in seinem Fachgebiet sehr renommierten Ehrung. In der Begründung des Preiskomitees heißt es, Mittlers Arbeit zur Herstellung von Schichtverbunden sei "ein wegweisender Beitrag für die Entwicklung innovativer Produkte aus Kupfer und Kupferlegierungen".
"Hybridwerkstoffe gibt es auch heute schon", erklärt Mittler, die Herstellung sei teilweise aber sehr aufwendig und materialintensiv. Die Methode, die er und sein sein ehemaliger Masterand Thomas Greß erarbeitet haben, kombiniere verschiedene Verfahren. Bislang seien verschiedene Werkstoffe in der Regel erst einzeln in Form gegossen, gepresst und gewalzt worden, um anschließend in einem weiteren Arbeitsschritt, dem sogenannten Walzplattieren, in festem Zustand miteinander verbunden zu werden.
Nicht so bei Mittlers Methode, wo die Zusammenführung der Stoffe gleich im ersten Arbeitsschritt geschieht: "Wir verbinden zwei flüssige Metalle in einem Werkzeug", erklärt der 31-Jährige. In dieses extra entwickelte Werkzeug - einen aus Grafit- und Keramikplatten betehenden und mit verschiedenene Kühlsystemen versehenen Kasten - fließen die Materialien getrennt ein und werden verbunden. Erst anschließend werden die Materialstränge gewalzt und je nach Bedarf gestanzt - dann sind sie aber bereits fest verbunden und dürfen sich trotz des Drucks nicht mehr von einander lösen. Das Verfahren ist aber äußerst diffizil: Die beiden Materialschichten dürfen an verschiedenen Stellen nicht unterschiedlich dick werden, die Verbindungslinie zwischen den beiden Stoffen muss zudem möglichst gleichmäßig bleiben und robust sein und es darf keine Vermischungen geben. Schon kleinste Temperaturabweichungen oder Änderungen der Einfließgeschwindigkeit der Materialien in das Werkzeug könnten aber genau dazu führen. Mittlers Forschung war also viel Abstimmungs- und Kleinarbeit.
Die Anwendungsmöglichkeiten für die Erfindung sind laut Mittler vielseitig - je nachdem, welche Materialen verbunden werden sollen. Denn grundsätzlich sei das Vorgehen nicht nur mit Kupfer-Werkstoffen, sondern auch mit Aluminium und anderen Materialen möglich. Im Automobilbau könnte die Technik Einzug finden oder auch bei der Herstellung von Elektrobauteilen.
Der große Vorteil von Mittlers Methode zur Bimetall-Herstellung ist, dass im Vergleich zu bisherigen Anwendungen nicht nur Material und Energie gespart werden, sondern auch keine chemische Vorbehandlung notwendig ist, um die Materialien zu verbinden, und letztlich bei der Herstellung von Bimetallen in höher Stückzahl viel Geld gespart werden kann. "Das ist der Charme", sagt Mittler, der in Hohenwart aufgewachsen ist und inzwischen in Pfaffenhofen lebt. Aufgrund dieser umweltschonenden Verarbeitung wurde das Projekt auch durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt gefördert. Der Innovationspreis des Deutschen Kupferinstituts hat zudem in der Industrie bereits für Aufsehen gesorgt. Es gebe schon mehrere Anfragen von Unternehmen für die Methode, sagt Mittler.
Daniel Wenisch
