Fernwirktechnik

Die Fernwirktechnik ist Teilgebiet der Nachrichtentechnik (neben Übertragungs-, Regelungs- und Steuerungstechnik), das sich mit dem Überwachen und Steuern räumlich entfernter Objekte mit signalumsetzenden Verfahren hoher Zuverlässigkeit befasst. Das Fernüberwachen bedeutet das Erfassen, Übertragen und Auswerten von Information über den Zustand der Objekte, wobei man Fernmessen beziehungsweise Telemetrie (Information ist »Messwert« mit mehr als zwei Zuständen) und Fernanzeigen (Information ist binäre »Meldung«) unterscheidet. Das Fernsteuern ist das Eingeben, Übertragen und Ausgeben von »Steuerinformation« zur Beeinflussung der Objekte, wobei man Ferneinstellen (Information ist »Stellwert« mit mehr als zwei Zuständen) und Fernschalten (Information ist binärer »Befehl«) unterscheidet.

Fernwirkanlagen umfassen die Gesamtheit der Stationen, Verbindungen und Warten für einen Funktionsablauf. Sie verwenden vorwiegend elektrische Signale als Träger der Information sowie die Methoden und Verkehrsarten der Nachrichtentechnik (z. B. Codierung, Modulation, Pulscodemodulation, Multiplexsysteme). Anwendungsbeispiele sind u. a.: a) Meldung von Schaltzuständen, Erfassen von Messwerten und Zählerständen, Erteilen von Schaltbefehlen in der elektrischen Energieversorgung, b) Erfassen der Betriebsdaten und Übertragen von Stell- und Steuerbefehlen bei Fernleitungen für Erdöl, Gas und Wasser, c) Verbinden von Stellwerken verschiedener Bahnhöfe mit zentralen Stellwerken im Schienenverkehr, d) Steuerung von Ampeln im Straßenverkehr, e) Überwachung und Steuerung im industriellen Bereich, bei chemischen Prozessen und in gefährdeten (z. B. radioaktiven) Zonen, f) Lenken und Betreiben unbemannter Land-, Wasser-, Luft- und Raumfahrzeuge.

Kunststoffbeschichtung

Von einer Kunststoffbeschichtung spricht man, wenn eine fest haftenden Schicht Kunststoff auf die Oberfläche eines Werkstückes aufgebracht wird. Der entsprechende Vorgang sowie die aufgetragene Schicht selbst wird auch als Beschichtung (engl. coating) bezeichnet.Die Kunststoffbeschichtungstechnik zählt zu den wichtigsten Fertigungstechniken zur Veredelung von Oberflächen. Überall da, wo Oberflächen der typischen Trägermaterialien wie Metall, Holz oder Kunststoff veredelt werden, findet sie Anwendung. Die angestrebten Oberflächeneigenschaften können dabei sowohl funktionaler oder dekorativer Art sein.

Kunststoffbeschichtungen werden auf ihre spezielle Funktionen im Fertigungsprozeß oder im späteren Einsatz hin entwickelt, angewendet und genutzt. Die Entscheidung für die Anwendung oder Entwicklung einer Oberflächenveredelung durch Beschichtungen mit Kunststoff muss deshalb in dreierlei Hinsicht geprüft und abgesichert werden. Die Kunststoffbeschichtung soll erstens einen möglichst wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Herstellungsprozess ermöglichen. Sie soll zweitens die funktionalen Eigenschaften für die beabsichtigte Anwendung haben. Die Kunststoffbeschichtung soll drittens die gewünschten dekorativen Eigenschaften der Oberflächen erreichen.

Die Optimierung der Anwendungsfunktionen steht am häufigsten im Vordergrund. Hier sind je nach Anwendung Funktionen wie gute Antihafteigenschaften, Traktionserhöhung, Verschleißfestigkeit, Korrosionsfestigkeit, Temperaturbeständigkeit, bestimmte Barriereeigenschaften, sowie elektrische Isolierung und Durchschlagsfestigkeit gefordert.

Nach eingesetzten Kunststoffen und ihren funktionalen Eigenschaften in der Anwendung geordnet, kann man folgende Beschichtungen unterscheiden.

EP ( Epoxidharz) ist von hoher Festigkeit und chemisch beständig.

ECTFE (Copolymer von Ethylen und Chlortrifluorethylen), auch als Halar bekannt, zeichnet sich aus durch gute thermische, chemische und dielektrische Eigenschaften swoie Korrosionsfestigkeit, Gleitfähigkeit, Abriebfestigkeit und gute Barriere-Eigenschaften.

PE (Polyäthylen) ist chemisch beständig, schlag- und stoßfest, verformbar, elektrisch isolierend, korrosionsfest, UV-beständig und hat gute Gleiteigenschaften.

PVDF (Polyvinylidenfluorid), auch unter Kynar bekannt, ist chemisch beständig, mechanisch fest, feuer-, witterungs- und UV-beständig.

Nylon Kunststoffbeschichtungen sorgen für Korrosionsschutz und weisen gute Dichteigenschaften auf.

PA (Polyamid), auch unter Rilsan im Handel, hat eine hohe Elastizität, ist abriebfest und chemikalienbeständig.

PEEK (Polyetheretherketon) zeichnet sich durch gute chemische Beständigkeit aus , und ist darüber hinaus korrosionsbeständig und diffusionsarm.

PFA (Perfluoralkoxy) verbessert die Antihaft- und Gleiteigenschaften, es erhöht die chemische Beständigkeit des beschichteten Trägermaterials.

PTFE (Polyetrafluorethylen), auch unter Xylan, Teflon, SilverStone oder SilverStone Supra bekannt, hat gute Antihaft- und Gleiteigenschaften und ist chemisch beständig.

PPS (Polypenylensulfid) hat eine hohe Wärmebeständigkeit, ein sehr gutes Antihaft-Verhalten und eine gute Abriebfestigkeit.

PTFE Beschichtung: Beschreibung und Einsatzbereiche

Polytetrafluorethylen (Kurz PTFE, gelegentlich Polytetrafluorethen) ist ein teilkristallines Polymer, zusammengesetzt aus Fluor- und Kohlenstoffatomen. Das Tetrafluoroethylen Molekül ist mit dem des einfachen Ethylens, welches die Basis für den Kunststoff Polyethylen bildet, identisch. Jedoch sind die Wasserstoffatome des Ethylens beim TFE durch Fluoratome ersetzt.

Einsatzbereich von PTFE Beschichtung


Antihaft Beschichtung für Kochgeschirr:

Die bekannteste Anwendung von PTFE Beschichtung ist wahrscheinlich die Antihaft-Beschichtung von Pfannen und Töpfen. Das PTFE selbst haftet auf den Oberflächen, weil das Metall angeraut wird, beispielsweise durch mechanische Prozesse wie das Sandstrahlen oder durch eine chemische Behandlung mit Säuren. Dann wird das PTFE mittels hohem Druck auf die Oberflächen aufgetragen. Gehalten wird es von den zahllosen kleinen Unebenheiten in der Metalloberfläche. Die Bindung des Materials erfolgt somit nur mechanisch, nicht chemisch, daher sind die beschichteten Oberflächen meist nur wenig kratzresistent. Die Oberseite der PTFE Beschichtung bleibt jedoch glatt. Sie verhindert so ein Anbacken des Gargutes.

Auch im industriellen Bereich gibt es jedoch zahlreiche Anwendungen, z.B. als Antihaft Beschichtung für Textilien in der Industrie der Funktionskleidung oder in Formen, die bei der Kunststoffbearbeitung (Herstellung von Formteilen aus Kunststoff bzw. Faserverstärkte Materialien wie GFK und CFK, aber auch in der Dachsanierung, zur Dachbeschichtung miteiner elastischen Acryl Dispersionsbeschichtung.

Im Zusammenhang mit sogenannten „Teflonpfannen“ wird auch häufig ein gesundheitlicher Verdacht auf Krebserregung der Substanzen der Beschichtung geäußert. Aber die gefährlichen fluorierten Verbindungen treten nur bei einer starken Überhitzung des Geschirrs auf (ab Temperaturen von 202 bis 360 °C, je nach Angabenquelle). Deshalb sollte eine beschichtete Pfanne nicht länger als ca. drei Minuten im Leerzustand erhitzt werden. Und im Fall eines Einsatzes auf Induktionsherdplatten wird vom Bundesinstitut für Risikobewertung sogar von einer Erhitzung leerer Pfannen gänzlich abgeraten, da diese zu schnell die kritischen Temperaturen erreichen. Kratzer in der PTFE-Beschichteten Oberfläche sind jedoch ebenso unbedenklich, wie abgelöste Beschichtungspartikel, denn diese werden ohne Gesundheits Konsequenzen wieder ausgeschieden.

Funktionskleidung:

In hauchdünnen Beschichtungen finden PTFE-Folien auch unter der Handelsmarke Gore-Tex (des Chemiekonzerns DuPont de Nemours) Verwendung, als sogenanntes Gore-Tex-Laminat. Dessen Membran besitzt feine Poren, die zu klein sind, um Wasser in flüssiger Form durch zulassen, aber für Wasserdampf durchlässig sind. Daraus werden „atmungsaktive“, aber Wasser- und winddichte Kleidungsstücke hergestellt (z. B. Jacken, Schuhe und sogar Socken), die trotz hoher Dichte das Entweichen der Hautfeuchtigkeit möglich machen.

Ultraschalldiagnostik

̣Die Ultraschalldiagnostik oder Sonografie ist ein bildgebendes Untersuchungsverfahren, das die teilweise Reflexion von hochfrequenten Ultraschallwellen (1‒10 MHz) an Grenzflächen unterschiedlicher Gewebestrukturen im Körper nutzt. Ein Schallkopf sendet kurze Schallimpulse in den Körper und empfängt die reflektierten Echoimpulse, die zu Bildern umgewandelt werden (Impulsechoverfahren). Als A-Bild-Verfahren wird die eindimensionale Darstellung der Echos einfacher Strukturen in Form von Signalen unterschiedlicher Amplitude bezeichnet, als B-Bild-Verfahren die Erzeugung eines zweidimensionalen Schnittbildes durch manuelle oder automatische Bewegung des Schallstrahls, bei dem die Intensität des Echos in verschiedene Helligkeitsstufen umgesetzt wird und bei periodischer Abtastung Bewegungsabläufe sichtbar macht (Real-Time-Verfahren). Diese Methode bietet die breiteste Anwendungsmöglichkeit, z. B. in der Geburtshilfe zum Feststellen möglicher Anomalien des Fetus, in der inneren Medizin und Urologie zur Erkennung von Tumoren, Zysten und Steinbildungen, zur Herz-, Gehirn-, Schilddrüsen- und Gelenkdiagnostik und zur Krebsdiagnostik der weiblichen Brust.

Das Doppler-Verfahren (Doppler-Sonografie) arbeitet mit kontinuierlichen Schallwellen konstanter Frequenz oder mit Schallpulsen, die aufgrund des Doppler-Effekts von sich bewegenden Grenzflächen (v. a. rote Blutkörperchen in Blutgefäßen) mit veränderter Frequenz reflektiert werden und z. B. Gefäßverengungen oder -verschlüsse erkennbar machen. Die Duplexsonografie kombiniert das Doppler- und das B-Bild-Verfahren. Dabei kann die Fließrichtung des Blutes in einem Blutgefäß in unterschiedlichen Farben dargestellt und die Pulsfrequenz angezeigt werden. Gleichzeitig ist eine Beurteilung von Veränderungen der Gefäßwand möglich.

Eine Verbesserung der Auflösung und der Abbildungsdetails erbringt die digitale Bildverarbeitung (Computersonografie), bei der auch räumliche Bilder erzeugt werden können (3-D-Sonografie und Panoramabildverfahren). Eine neuere Entwicklung ist der Einsatz der Ultraschalldiagnostik bei der endoskopischen Untersuchung (Endosonografie) z. B. von Magen, Darm, Gallengängen und Scheide mittels eines schnell rotierenden Ultraschallwandlers in der Spitze des Endoskops. Spezialkatheter ermöglichen auch die Innendarstellung von Blutgefäßen.

Antibakterielle Oberflächen

Gefahren durch Bakterien und Keime lauern überall, angefangen beim heimischen Kühlschrank, über Türgriffe und Angriffsflächen im Sportcenter, Computertastaturen und Spielzeugoberflächen im Kindergarten bis hin zu den superresistenten, gefährlichen Keimen in Kliniken und Krankenhäusern.

Die antiseptischen Eigenschaften von Kupfer, Silber, Emaille und funktionalisierten Sol-Gel-Systemen, also keimtötende Oberflächenbeschichtungen, werden eingesetzt, um in den vielfältigen Bereichen unseres Lebens mehr Sicherheit vor schädlichen Bakterien und Keimen zu erreichen.

So lassen sich mit Hilfe von Kupfer entsprechende Materialeigenschaften und Oberflächenbeschichtungen realisieren. Die Oligodynamie, die schädigenden Wirkungen von metallischen Kationen auf die Lebenskraft organischer Zellen, wird benutzt, um beispielsweise medizintechnische Kunststoffe sowie die Oberflächenbeschichtung von Kühlschränken keimabtötend zu gestalten. Glas, Metall, Plast oder diverse Naturmaterialien lassen sich mit Hilfe effektiver Nano-Technologien mit einer hochdichten Beschichtung versehen.

Neben der antiseptischen Wirkung des Kupfers wird diese Eigenschaft auch bei Silber benutzt. Antibakterielle / antimikrobielle Oberflächen realisiert man durch nanotechnologisches Beschichten oder die Beimischung von Silberpartikeln bei der Produktion verschiedenster Werkstoffen bis hin zu Textilien. Silberionen werden freigesetzt und entfalten ihre antibakterielle Wirkung kontinuierlich.

Die Ausstattung von Gegenständen mit keimtötenden Eigenschaften wird auch mit modernsten Emaillierungsverfahren erreicht. Speziell Aluminium oder Stahl werden mit effizienter moderner Technologie emailliert. Neben der antibakteriellen Beschichtung, die ihrer hohen Dichte wegen auch extrem kratzfest, korrosions, wetter- und temperaturbeständig sowie weitgehend chemisch resistent ist, lassen sich bei Emaille viele Einfärbungen realisieren.

Eine antibakterielle Beschichtung kann transparent und glasähnlich sein. Sie ist mittels verschiedener Verfahren applizierbar. Auch unterschiedlich matte bis hochglänzende und dekorative Oberflächenstrukturen lassen sich erzielen, beim Berühren können diese Oberflächen mit einer weichen, warmen Anmutung versehen werden.

Die nanotechnologischen Verfahren , beispielsweise das Sprühen oder Tauchen, sind flexibel und kostengünstig.

Hygienisch, sinnvoll und effektiv sind die erzielbaren antibakteriellen Materialeigenschaften und Oberflächenbeschichtungen in nahezu allen Bereichen unseres Lebens.