Nachhaltiger Korrosionsschutz durch Digitalisierung

Oberflächen 06. 06. 2021
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Helmholtz-Zentrum Hereon koordiniert EU-Projekt zur Erstellung einer Plattform für innovative Korrosionsschutztechnologien

Zwölf Partner aus sieben Ländern haben sich zum Projekt VIPCOAT zusammengeschlossen, um die Entwicklung und Produktion von Technologien zum Korrosionsschutz nachhaltiger, kostengünstiger und schneller zu gestalten. Koordiniert wird das Projekt vom Helmholtz-Zentrum Hereon. Die Europäische Union fördert VIPCOAT mit rund 5,5 Millionen Euro für vier Jahre. Der Start war am 1  Mai 2021.

Korrosion, also die elektrochemische Reaktion von unedlen Metallen mit Sauerstoff oder anderen Komponenten aus der Umwelt, verursacht hohen Wartungsaufwand bis hin zu Schäden am Werkstoff. Das führt nicht nur zu fehlerhaften Materialien, sondern auch zu immensem Kosten- und Ressourcen­bedarf – hier besteht dringender Handlungsbedarf. Derzeit gibt es noch keine Plattform, die die Entwicklung von innovativen ­Technologien für den Korrosionsschutz unterstützt, und zwar entlang von Produktionsketten. VIPCOAT (Virtual Open Innovation Platform for Active Protective Coatings Guided by Modelling and Optimization)will das ändern. Gemeinsam mit Partnern aus Deutschland, Belgien, Luxemburg, Norwegen, Portugal, Großbritannien und den Niederlanden hat das Helmholtz-Zentrum Hereon das Projekt auf den Weg gebracht. Das am Hereon neu gegründete Institut für Oberflächenforschung unter der Leitung von Prof. Mikhail Zheludkevich übernimmt hier eine zentrale Rolle. Der Start fällt auf den 1. Mai 2021; das Projekt ist über vier Jahre finanziert.

Unser Ziel ist es, eine offene Innovationsplattform zu erstellen, die von Forschung, Industrie, Politik und öffentlichen Einrichtungen gleichermaßen genutzt werden kann, erläutert Dr. Natalia Konchakova, Koordinatorin des Projekts und Wissenschaftlerin im Institut für Oberflächenforschung am Hereon. Der Ansatz ermöglicht einen effektiven Wissens­transfer und Kommunikation zwischen allen Beteiligten. So soll die Plattform zugleich Datenbank (für experimentelle, industrierelevante und Modellierungsdaten), Wissensinfrastruktur und Simulationsbasis sein. Dabei werden maschinelles Lernen und physikbasierte Modellierungen gekoppelt, um industriell relevante Materialentwicklungsprozesse zu optimieren: VIPCOAT soll die Industrie nach Aussage von Konchakova unterstützen, die Entwicklung von maßgeschneiderten Korrosionsschutztechnologien nicht nur schneller und kostengünstiger, sondern vor allem auch nachhaltiger und umweltfreundlicher zu gestalten. Die beste Rezeptur für die Beschichtung zu finden, sei nicht leicht. Deshalb möchten wir die Industrie durch die Bereitstellung von Modellen und der Innovationsplattform bestmöglich unterstützen.

VIPCOAT soll unter anderem die Luftfahrt­industrie dabei unterstützen, die Entwicklung maßgeschneiderter Korrosionsschutztechnologien schneller, kostengünstiger und vor allem auch nachhaltiger und umweltfreundlicher zu gestalten (Foto: Chris Leipelt via Unsplash)

 

Hilfe durch ­Materialmodellierungen und Simulationen

Die Industrie steht vor Fragen wie zum Beispiel: Wie sieht die Mikrostruktur der Beschichtung aus? Was passiert auf der Nanoebene, wenn eine Beschichtung einen Defekt erfährt? Mit welchen umweltschonenden Zusatzstoffen können Oberflächenschutzsysteme korrosionsbeständiger werden? Wie verhalten sich die Korrosionsschutzschichten unter realen Bedingungen, also abwechselnd im trockenen und nassen Zustand? Dies alles und noch mehr soll künftig mithilfe von Mate­rialmodellierungen und Simulationen auf der Plattform beantwortet werden.

Um Korrosionsprozesse zu unterbinden, verwendeten die Flugzeug- und Automobil­industrie beispielsweise über viele Jahre Substanzen, die inzwischen nicht mehr den aktuellen EU-Umweltstandards entsprechen. Industrie und Forschung arbeiten intensiv an Ersatzlösungen. VIPCOAT setzt genau hier an: Mithilfe der Modellierungen und der Innova­tionsplattform sollen die Entwicklung und Optimierung umweltfreundlicher Alternativen vorangetrieben werden.

Offener Innovationsansatz

Für die Luftfahrtindustrie stellt die digitale Transformation nach den Worten von Theodor Hack, Experte für Korrosion und Korro­sionsschutz bei Airbus, Central Research and Technology, ein wichtiges Element und eine Chance dar, um die aktuelle wirtschaftliche Krise zu überwinden und gestärkt daraus hervorzugehen. VIPCOAT liefere einen wertvollen Beitrag zum digitalen Materialdesign und der Vorhersage der Alterungsbestän­digkeit.

Anschließend soll die Plattform auch auf andere Industriesektoren wie die Automobilbranche, Maritime Industrie, Infrastrukturen zur Energieerzeugung, aber auch für medizinische Geräte oder das Bauingenieurwesen anwendbar sein, so Dr. Peter Klein, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM. Der offene Innovationsansatz soll so zu einem entscheidenden Wettbewerbsvorteil der Sektoren beitragen und den Technologietransfer stärken.

Die beiden beteiligten deutschen Forschungsinstitutionen, Hereon und Fraunhofer ITWM, werden im Rahmen von VIPCOAT ihre Expertise im Bereich Schutzschichten mit Korro­sionsinhibitoren beziehungsweise mit Antikorrosionspigmenten ausbauen und Modelle zur Materialentwicklung und Optimierung erstellen. Hier liegt der Fokus auf nachhaltigen Infrastrukturen für Offshore-Windenergie­anlagen und grünen Meeresenergietechnologien. So sollen die Ergebnisse des Projekts direkt die Ziele des europäischen Green ­Deals unterstützen.

Konsortium

Das Konsortium des Projekts besteht neben dem Helmholtz-Zentrum Hereon aus folgenden Partnern: Airbus Operations GmbH, Airbus Defence and Space GmbH, Akzo Nobel Car Refinishes BV, ELYSCA NV, Wkki Limited, Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Smallmatek – Small Materials and Technologies, Norwegian University of Science and Technology, Luxembourg Institute of Science and Technology, SINTEF, Vrije Universiteit Brussel (VUB) und Technische Universität Delft. Im Rahmen des Horizon 2020-Programms, speziell dem Bereich Nanotechnologies, Advanced Materials, Biotechnology, and Advanced Manufacturing and Processing (NMBP) wird VIPCOAT mit insgesamt 5 519 625 Millionen Euro gefördert (Grant Agreement No. 952903).

Weitere Informationen sind auf der Projektwebsite

zu finden.

Kontakt:

Dr. Natalia Konchakova, VIPCOAT Projektkoordination

E-Mail: natalia.konchakova@hereon.de

Text zum Titelbild: Eine Aufnahme mit dem Rasterelektronenmikroskop von polymeren Mikrokapseln, die mit Korrosionsinhibitor beladen sind und vom VIPCOAT-Partner Smallmatek im Pilotmaßstab hergestellt wurden (Foto: Smallmatek)

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