Die Anforderungen an den Anlagenbau sind so vielfältig wie die Palette der erzeugten Produkte. Der Rührkessel, eine der ältesten Bauformen für chemische Reaktionen, hat auch heute noch nicht ausgedient. Er wird stetig weiterentwickelt und an die neuen Anforderungen in der Produktion angepasst. In den letzten Jahren wurde viel Engagement in die Entwicklung von Mikrostrukturreaktoren gesteckt. Durch ihre dreidimensionalen Strukturen verfügen sie über ein größeres Oberflächen-Volumen-Verhältnis als konventionelle Reaktoren. Dadurch lassen sich Flüssigkeiten innerhalb von Millisekunden aufheizen. In den Mikrokanälen sind die Stoffwiderstände gering. Bei vielen industriellen Anwendungen in der Chemie, Pharmazie und Lebensmitteltechnologie kann so die Energie- und Stoffeffizienz deutlich gesteigert werden. Die Reaktionen sind schneller und besser kontrollierbar, die Selektivität steigt und der Lösemitteleinsatz kann minimiert werden. Das vereinfacht die Aufarbeitung der Produkte, spart Kosten und erhöht die Nachhaltigkeit des Verfahrens. Bisher konnte sich dieses innovative Verfahren in der breiten Anwendung allerdings noch nicht durchsetzen, da die die dünnwandigen Mikrokanäle (0,5 – 1,0 mm) einen besonderen Korrosionsschutz benötigen. Damit die Bauteile auch in aggressiver Reaktionsumgebung keinen Schaden nehmen, untersuchen Wissenschaftler in diesem Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung, inwieweit hochlegierte Nickelbasislegierungen und stähle als Werkstoffe für mikroverfahrenstechnische Anlagen geeignet sind und wie sich der Herstellungsprozess optimieren lässt. Als hochlegiert bezeichnet man Stähle, bei denen die Summe der Legierungselemente einen Gehalt von 5 Massenprozent überschreitet.
Mikroverfahrenstechnische Apparate sind aus dünnen Lagen mit Mikrostrukturen aufgebaut. Durch Diffusionsschweißen entstehen vollflächige Verbindungen. Damit besitzen sie eine hohe Druckfestigkeit. Allerdings sind die Bauteile bei diesem Prozess lange Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt, die bei 80 % ihrer Schmelztemperatur liegen. Das führt neben der Diffusion von Metallatomen über die Fügeebene auch zu einem Kornwachstum sowie unerwünschten Veränderungen bei der Korrosionsbeständigkeit. Deshalb wird geprüft, ob Laserschweißtechniken und verschiedene Beschichtungskonzepte den Korrosionsschutz verbessern. Lässt sich die Lebensdauer der mikroverfahrenstechnischen Bauteile deutlich verlängern, steht auch einer breiten Anwendung nichts mehr im Wege.
Mehr zum Projekt IGF 18034: Untersuchungen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit mikroverfahrenstechnischer Bauteile für aggressive chemische Prozessmedien