Biokunststoffe

Unter dem Begriff Biokunststoffe werden kunststoffanaloge Werkstoffe zusammengefasst, die vollständig oder zu überwiegenden Anteilen aus Biopolymeren erzeugt und unter Anwendung der für Kunststoffe üblichen Verfahren modifiziert werden.
Zur Herstellung von Biokunststoffen werden vorwiegend agrarische Rohstoffe wie Pflanzenöl, Stärke, Zucker oder Cellulose als Ausgangsstoffe verwendet. Reststoffe aus der Lebensmittelverarbeitung, beispielsweise Tomaten- und Kartoffelschalen, Rübenmelasse oder Krebs- und Krabbenschalen, können ebenfalls als Rohstoffe dienen. Die meisten Biokunststoffe können biologisch abgebaut werden (biologisch abbaubare Werkstoffe), d. h., Mikroorganismen wandeln sie in Kohlendioxid und Wasser um.

Stärkewerkstoffe, auch Stärkeblends genannt, basieren auf nativer Pflanzenstärke. Mit speziellen Verfahren kann man ihnen thermoplastische Eigenschaften verleihen. Polyester wie Polymilchsäure (PLA) oder Polyhydroxyalkanoate (PHA) werden mit biotechnologischen Verfahren hergestellt. Zur Produktion von PLA wird fermentativ erzeugte Milchsäure anwendungsspezifisch aus dem Rohstoff selektiert und anschließend polymerisiert. Cellulosewerkstoffe werden aus schnellwachsenden Baumarten, z. B. Eukalyptus, gewonnen. Speziell aufgereinigte und behandelte Biokunststoffe werden auch als Biomaterialien in der Medizintechnik eingesetzt.

Biokunststoffe können wie konventionelle, erdölbasierte Kunststoffe zu einer Vielzahl von Anwendungen verarbeitet werden. Sie gelten als wichtige Innovation der Chemie- und Kunststoffindustrie (Bioraffinerie). Der weltweite Absatz an Biokunststoffen für die verschiedensten Anwendungen wird 2003 auf 50 000‒60 000 Tonnen geschätzt. Bisher kommen Biokunststoffe in überwiegend kurzlebigen Anwendungen zum Einsatz, z. B. als kompostierbare Abfallbeutel, Transportverpackungen, Mulchfolien oder Tragetaschen. Neben der biologischen Abbaubarkeit und der regenerativen Rohstoffbasis besitzen Biokunststoffe auch technische Eigenschaften, welche sie von konventionellen Kunststoffen unterscheiden, z. B. in ihrer Durchlässigkeit für Gase. Mittel- und langfristig geht man davon aus, dass sie einen nennenswerten Teil des Marktes für Kunststoffprodukte besetzen können.

Mikrowellentechnik

Die Mikrowellentechnik ist eine Höchstfrequenztechnik, ein Gebiet, das sich mit der Erzeugung, Verstärkung, Weiterleitung und Anwendung von Mikrowellen befasst. In der Mikrowellentechnik ist die sonst in der Elektrotechnik angewandte Technik miniaturisierter Schaltkreise im Allgemeinen nicht mehr anwendbar, da die Abmessungen der Bauelemente in der Größenordnung der Wellenlänge und darüber liegen. Es treten Ausbreitungs- (z. B. auf Leitungen) und Abstrahlungseffekte auf. In Halbleiterbauelementen und Elektronenröhren muss die Laufzeit der Elektronen berücksichtigt werden, da sie im Größenordnungsbereich der Periodendauer der Mikrowellen liegt.

Zur Erzeugung von Mikrowellen dienen Mikrowellenhalbleiterbauelemente (z. B. Mikrowellentransistoren, Tunneldioden, PIN-, IMPATT-, Schottky-, Gunn-Dioden) und ‒ v. a. für größere Leistungen ‒ Mikrowellenröhren (Laufzeitröhren, z. B. Klystron, Magnetron). Für Kleinsignalanwendungen und Steuerzwecke sind die Röhren jedoch durch Halbleiterbauelemente und spezielle integrierte Schaltungen verdrängt. Mikrowellenoszillatoren lassen sich mit Mikrowellentransistoren, IMPATT- oder Gunn-Dioden aufbauen. Anstelle der bei niedrigeren Frequenzen verwendeten, aus Spule und Kondensator aufgebauten Schwingkreise werden hier Resonatoren eingesetzt, die z. B. als Mikrostreifenleitung, Hohlraumresonator oder Topfkreis ausgeführt sein können. Als Mikrowellenverstärker eignen sich z. B. Maser und parametrische Verstärker. Die leitungsgebundene Übertragung von Mikrowellen erfolgt bis circa 1 GHz auf Koaxialleitungen, darüber im Allgemeinen mittels Hohlleiter.

Wegen ihrer guten Bündelungsfähigkeit und der quasioptischen Ausbreitung nutzt man Mikrowellen z. B. als Nachrichtenträger für terrestrische und Satelliten-Richtfunkverbindungen, für Radarverfahren zur Ortung, Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung, zur Funkpeilung für die Navigation in Schiff-, Luft- und Raumfahrt sowie für Instrumentenlandeverfahren (Landeführungssysteme) und das GPS. Weitere Anwendungen sind Radioastronomie, Mikrowellenspektroskopie und NMR-Spektroskopie sowie der Einsatz für industrielle Erwärmungs- und Trocknungsprozesse und Mikrowellenherde.

Stahlteile galvanisch schützen

Das Prinzip der Einwegbatterie:

Stahl ist ein hervorragender Werkstoff: Er ist billig, mechanisch sehr resistent, trotzdem leicht industriell zu verarbeiten. Wenn da nicht sein Erz-feind wäre, der hochwertige Stahlbauteile binnen kürzester Zeit zurück… in (zumindest aus mechanischer Sicht) wertloses Erz verwandelt. Ich spreche natürlich von der „braunen Pest“, allgemein bekannt als… der Rost. Die Non Plus Ultra Rostschutzmethode ist eine „Opfergabe an den Rotbraunen Teufel“. Was sich jetzt betont okkult und mystisch anhört, ist jedoch bloß elementare Oxydo – Reduktions Chemie.

Die elektrische Batterie:

Wie sie vielleicht schon wissen, gibt es für Metalle eine Klassifizierung, die diese in „edle“ und „unedle“ Metalle kategorisiert. Diese Klassifizierung trägt den Namen „Spannungsreihe„.

Warum „Spannungs-„Reihe?

Weil zwischen 2 verschiedenen Metallen, die in eine elektrolytische Lösung getaucht sind, eine elektrische Spannung anliegt. Und zwar ist diese Spannung umso höher, je edler das eine Metallstück im Gegensatz zu dem anderen ist. Verbindet man jetzt diese beiden Metallstücke durch einen elektrischen Leiter (z.B. mit einem konventionellen Kupferdraht), fließt durch diesen ein elektrischer Strom. Das ist das fundamentale Prinzip der Einwegbatterie, wie es der berühmte italienische Physiker Alessandro Giuseppe Volta entdeckte als er im Jahre 1800 die allererste Batterie erfand.

Was während dieses Phänomens ebenfalls passiert, ist dass das unedlere der beiden Metallstücke nach und nach verbraucht wird. Es findet, im Ausgleich zu dem Elektronenstrom durch den elektrischen Leiter, ein Ionen Austausch statt, und zwar gehen „unedle“ Metall-Ionen in die elektrolytische Lösung über, bis von diesem Metallstück, übrigens im Fachjargon eine „Elektrode“ genannt, nichts mehr übrig ist.

Schön, aber was hat das mit Rostschutz zu tun?

Vielleicht haben sie es schon erraten: „Verbinden wir doch einfach den Stahl eines Werkstücks mit einem unedleren Metall dass dann als „Opfer-Elektrode“ den Eisenstahl solange schützt bis es aufgebraucht ist.“
Ein schneller Blick in die Spannungsreihe und die Schmelztemperaturen sagt uns: Aha, Zink wäre doch wunderbar geeignet. Sein Schmelzpunkt liegt deutlich unter dem des Stahls, also wird das Bauteil im Prinzip nicht beschädigt wenn man das Zink aufträgt.

Soweit zum Prinzip. Was sind jetzt konkret die Verzinkungs-Techniken die die Industrie verwendet? Das erfahren sie in einem anderen Artikel, denn das würde hier den Rahmen zu sehr sprengen.

Metalle in der Übersicht

Metalle sind chemische Elemete. Man kann Sie im Periodensystem der Elemente einsehen. 80 Prozent der Metalle sind Nichtmetalle und Halbmetalle. Metalle haben verschiedene Stoffeigenschaften:

Sie sind leitfähig und ihre Temperatur nimmt ständig ab. Sie haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Man kann Metalle verformen und Sie sind glänzend. Metalle werden unterteilt nach ihrer Dichte, man unterscheidet Schwermetalle und Leichtmetalle, aber auch Edelmetalle und unedle Metalle.

Metallatome haben folgende Eigenschaften:

Die Anzahl der Elektronen in der äußeren Schale sind geringer als die Koordinationszahlen. Die Ionisierungsenergie ist klein. Viele Metalle sind sehr wichtige Werkstoffe. Eine Welt ohne Metalle wäre undenkbar. Die Werkstoffe gehen von der Steinzeit, Bronzezeit bis hin zur Eisenzeit.

Metallarten und ihre Verwendungszwecke.

Aluminium ist ein Leichtmetall.
Beryllium ist eine Legierung aus Kupfer und Aluminium. Sie wird auch als Waffe verwendet.
Weitere Legierungen sind Wismut und Blei.
Cadmium ist der Bestandteil von Akumulatoren.
Chrom ist ein Überzugsmetall.
Eisen ist das wichtigste Metall, es wird bei Legierungen verwendet.
Gallium ist ein Halbleiter und wird auch bei Thermometern verwendet.
Gold ist für uns ein Schmuckmetall, das heute einen sehr hohen Wert haben kann.
Indium ist ein Halbleiter und wird manchmal auch als Dichtung gebraucht.
Iridium kommen in Kugelschreibern vor, oder in Autos bei Zündkerzen.
Kalium enthält Natriumlegierungen und wird oft als Kühlmittel verwendet.
Cobalt hat Verwendung bei Magneten.
Kupfer wird in der Elektrotechnik verwendet.
Magnesium ist ein leichtes Werkstück.
Mangan ist ein Legierungsbestandteil, es ist auch als Stahl bekannt.
Molybdän ist ein Legierungsbestandteil und wird zur Erhöhung der Wärmefestigkeit eingesetzt.
Natrium ist mit Kalium legiert und wird als Kühlmittel in Kernreaktoren verwendet.
Osmium wurde früher gerne bei Glühlampen eingesetzt.
Palladium sorgt für die Wasserstoffspeicherung.
Quecksilber wird gern in Thermometern eingesetzt und in Energiesparlampen.
Rhodium dient als Schmuckmetall.
Ruthenium wird in Katalysatoren verwendet.
Silber gehört mit zu der Gruppe der Schmuckmetalle.
Tantal verwendet man in Kondensatoren.

Alles über Maschinenbau

Es ist die älteste Ingenieursdisziplin. Die Grundlage für Maschinenbau ist die Physik. Zum Maschinenbau gehören folgende Arbeitsgruppen: Ingenieure, Techniker und Facharbeiter. Ohne diese Gruppen wäre kein Maschinenbau möglich. Beim Bau von Maschinen muss alles ganz exakt ablaufen, jede Funktion muss mehrmals überprüft werden. In verschiedenen Fabriken werden Maschinen unterschiedlichster Art hergestellt. Ohne Baumschinen wäre das Leben heute gar nicht denkbar. Um im Maschinenbau Arbeiten zu können, müssen Sie eine abgeschlossene Ausbildung haben.

Auf verschiedenen Fachschulen können Sie ihr Wissen erlangen. Man muss ein Fachschulstudium absolvieren was 4 Semester lang geht. In Deutschland arbeiten ca. 900.000 Menschen im Maschinenbau. Es gibt ungefähr 6600 Unternehmen. In den jahren 2003- 2006 sind die Arbeitskräfte im Maschinenbau erhöht wurden. Leider müssen viele Firmen auch an der Wirtschaftskrise leiden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten wie man Maschinen kontruieren kann. Man kann auch als Technischer Zeichner Modelle vorzeichnen die dann mit spezieller Computertechnik verfeinert werden können. Die Maschinen werden von Jahr zu Jahr immer besser.

Jedes Jahr werden mehrere neue Funktionen mit einbezogen. Fachrichtungen im Maschinenbau sind: Werkstoffkunde/Werkstoffwissenschaften, thermische Strömungsmaschinen, technische Thermodynamik, Technische Mechanik, Strömungsmechanik/Fluidmechanik, Produktionstechnik, Mikrostrukturtechnik, Mess- und Regelungstechnik, Kerntechnik und Konstruktionstechnik. Man kann sich im Studium oder in der Lehre das richtige Fachgebiet für sich selbst wählen.