Innovation des Monats

Heraeus stellt mit der Stamped Circuit Board Technologie (SCB; Stanzlaminiertechnik) ein umfassendes Thermal Management Konzept für elektronische Systeme vor. Damit lässt sich zuverlässig, schnell und kostengünstig die Wärme unter einem Chip abführen. Die SCB-Technologie ist geeignet für kleine Schaltungen und kombiniert strukturierte Metall- und Kunststoffschichten für den Substrataufbau, z. B. von LEDs. Lichtstrom, Effizienz und Lebensdauer sind bei LEDs stark abhängig von der eigenen Sperrschichttemperatur. Eine steigende Bauteiltemperatur wirkt sich negativ auf die Produktlebensdauer und Effizienz aus, deshalb kommt einem ausgeklügelten thermischen Management eine enorme Bedeutung zu. Hier leistet die SCB Technologie als Chipträger einen entscheidenden Beitrag für die elektrischen und thermischen Eigenschaften. Der Einsatz von verschiedensten Metallen bzw. Metalllegierungen übernimmt dabei eine entscheidende Schlüsselrolle in der Wärmeabfuhr.

UV-LEDs werden nun auch in innovativen UV-Härtungsanwendungen genutzt, bei denen jede Gewichts- und Größeneinsparung zählt. Deshalb lohnt es sich, diese industriellen Prozesse genauestens zu überprüfen und nach Methoden zu suchen, die optimale Ergebnisse bei möglichst großer Energieeffizienz liefern. Der neue Geschäftsbereich Optolelektronik bei Heraeus entwickelt kundenspezifische LED-Lösungen im nahen UV-Bereich. Neben den kundenspezifischen Lösungen bietet Heraeus eine komplette UV-LED Einheit: NobleCure™. Zum System gehören sämtliche Peripherie-Komponenten, wie Kühlung, Steuerung und Stromversorgung. Wichtig für die Lebensdauer von NobleCure™ und UV-LEDs im Allgemeinen ist, dass alle zum System gehörenden Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind. Die LED-Komponenten sind in verschiedenen Wellenlängen in dem Bereich zwischen 365 bis 405 Nanometer verfügbar. NobleCure™ hilft Energie zu sparen. LEDs können, der Prozesstaktung folgend, verzögerungsfrei ein- und ausgeschaltet werden. Dadurch wird nur dann Energie verbraucht, wenn sie benötigt wird. Die Performance der LEDs wird dadurch nicht beeinträchtigt.

Seit März 2010 präsentiert sich Heraeus unter der Dachmarke SOPIRA® mit dem Lokalanästhetikum SOPIRA® Citocartin als Komplettanbieter für die Lokalanästhesie und erweitert sein Dental Pharmaangebot. Dabei setzt das Unternehmen auf den Wirkstoff Articain, einen Klassiker unter den Lokalanästhetika. Dieser Wirkstoff hat sich seit vielen Jahren am Markt als schnell, sicher und verlässlich in seiner Wirkung bewährt. SOPIRA® Citocartin ist in den Konzentrationen 1:100.000 und 1:200.000 verfügbar, es ist parabenfrei und reduziert somit das allergene Potenzial. Eine Sicherheitsfolie mit spezieller Kennzeichnung schützt die Patrone vor dem Splittern. Mit seiner langjährigen Erfahrung und durch stetige Weiterentwicklungen im Bereich Dental- und Medizinprodukte verfügt Heraeus über ein integriertes Angebot für die gesamte dentale Prozesskette in Zahnarztpraxis und Labor. Weitere Informationen zum SOPIRA® Gesamtpaket gibt es unter www.heraeus-sopira.de.

Infrarot-Strahler werden seit Jahrzehnten erfolgreich für industrielle Wärmeprozesse eingesetzt: zur Trocknung von Lack, zum Formen von Kunststoff, zur Herstellung von Solarzellen. Seit den 1990er Jahren gibt es den Carbon Infrarot-Strahler (CIR), der bei vielen Prozessen hilft, bis zu 30 % Energie zu sparen. Heraeus hat kürzlich die Fertigung der weltweit stärksten CIR-Strahler in Betrieb genommen. Carbon Strahler können nun bis zu einer Länge von 5 Metern hergestellt werden. Der derzeit leistungsstärkste Carbon Strahler misst 2,5 Meter bei einer Nennleistung von etwa 14 kW. Das entspricht dem Doppelten der Leistung, die bisher bei Carbon Strahlern dieser Länge möglich war. Lange, leistungsstarke CIR-Strahler mit der wirksamen mittleren Wellenlänge und sehr schnellen Reaktionszeiten ermöglichen eine homogene und sichere Erwärmung in einem Stück.

Wenn Straßen und Innenstädte in einem warmen, goldweißen Licht erstrahlen, dann ist die Quelle

dieses Lichts in der Regel eine Natriumdampf-Hochdrucklampe. In mindestens zwei von drei Leuchten stecken Niob-Präzisionsbauteile von Heraeus. Damit die Hochdrucklampen Licht erzeugen, bedarf es einer Gasentladung. Diese findet in einem dünnen Keramik-Entladungsrohr im Inneren des Lampenkörpers zwischen zwei Elektroden statt. Die Elektrodenanschlüsse bestehen aus Niob-

1%-Zirkonium-Legierungen. Die Vorteile der Niob- Legierung liegen in der hohen Temperaturbeständigkeit – in der Lampe treten Temperaturen bis 1000 °C auf –, in der Beständigkeit gegen Natrium, das sich im Innenraum des Entladungsrohres befindet, sowie in der geringen Ausdehnung zum Keramik-Brennerrohr der Lampen. Die Herstellung der Millimeter kleinen Niob-Bauteilchen ist Präzisionsarbeit. Heraeus fertigt diese Bauteile vom Schmelzen der Legierung im Elektronenstrahlofen bis hin zum Geradeausziehen, Fließpressen, Prägen und Stauchen.

Infrarot-Strahler oder Silberpasten helfen bei der effizienten Fertigung von qualitativ hochwertigen Solarzellen. Bei Hochtemperaturanwendungen in der Photovoltaik ist auch Quarzglas von Heraeus nicht wegzudenken: seine Temperaturwechselbeständigkeit, hohe chemische Reinheit und Korrosionsbeständigkeit machen das Hightech-Material an dieser Stelle unersetzlich. Quarzglastiegel werden schon im ersten Schritt für die Herstellung klassischer Solarzellen eingesetzt: Für monokristalline Wafer wird ein Silizium-Einkristall aus einer mehr als 1400 °C heißen Silizium-Schmelze in einem Quarzglastiegel gezogen. Innerhalb der waferbasierten Zellfertigung werden Quarzkomponenten sowohl in der industriellen Produktion von Solarsilizium als auch bei der Weiterverarbeitung von Siliziumscheiben zu Solarzellen verwendet. Typische Produkte sind Quarzglasboote, die als Träger der Wafer in Hochtemperaturprozessen eingesetzt werden. Auch zur Herstellung von Solarpanels unter Verwendung von Dünnschichttechnologie werden Bauteile aus Quarzglas eingesetzt.

Mit dem AIZin-Sensor – einem Sensor zur Messung von Aluminium in flüssigem Zink – sorgt Heraeus für Kostenreduktion und Qualitätssicherung beim Korrosionsschutz von Stahl. Zink wird als Korrosionsschutz für Stahl verwendet, etwa in der Automobilindustrie. Allerdings kann keine reine Zinkschicht aufgetragen werden, da diese zu spröde ist. Dem Zink werden daher geringe Mengen Aluminium beigefügt. Das Aluminium sorgt dafür, dass die Zinkbeschichtung Oberflächenglanz, Korrosionsbeständigkeit und Stabilität erhält. Bislang konnte das Aluminium im flüssigen Zinkbad nur durch zeitaufwändige Probenentnahme und analytische Methoden kontrolliert werden. Mit dem AlZin-Sensor kann die Konzentration jedoch direkt und kontinuierlich im Zinkbad online gemessen werden. Auf diese Weise können die Anwender die Aluminiummenge bei Abweichungen sofort nachregulieren und haben weniger Ausschuss.

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Pipelines sollen Öl oder Gas möglichst sicher und wirtschaftlich über weite Strecken transportieren. Das stellt große Ansprüche an die Rohre. Pipelines wurden bisher aus vielen 12-Meter-Rohren zusammengesetzt, ein echter Kostenfaktor bei Leitungen, die 1000 Kilometer lang werden können. Dank eines neuen Verfahrens eines britischen Unternehmens können Pipelinerohre direkt vor Ort in wesentlich längeren Einheiten hergestellt werden, derzeit bis zu 450 Meter. Bisher wurden kurze Rohrstücken vorproduziert und vor Ort aufwändig zusammengesetzt. Das neue Verfahren verkürzt die Lieferzeiten, erlaubt eine schnellere Installation und erhöht außerdem die Druckfestigkeit der Rohre. Die erforderlichen neuen Wärmeprozesse verwirklicht ein maßgeschneidertes Infrarot-System von Heraeus, dessen Kernstück der QRC® Infrarot-Strahler mit Nanoreflektor ist.

Der Bedarf an Hüft- und Kniegelenksoperationen steigt rasant. Obwohl die Implantation künstlicher Gelenke mittlerweile zu den Routineeingriffen zählt, bleibt die Operation eine Herausforderung. Denn der Operationserfolg wird an der festen und dauerhaften Verankerung der Prothesen im Knochen gemessen. Heraeus Medical entwickelt dafür seit Jahren spezielle Knochenzemente und entsprechende Vakuummischsysteme. Mit PALAMIX® hat Heraeus ein innovatives Vakuummischsystem entwickelt, das einfach, sicher und effizient angewandt werden kann. So zeigt beispielsweise ein integrierter Vakuumindikator an, wenn in der Mischkartusche ein Vakuum herrscht und der Knochenzement angemischt werden kann. Durch die ausgeklügelte Technik von PALAMIX® kann der Chirurg den Knochenzement sofort nach dem Mischvorgang präzise applizieren, um dann die Prothese zu setzen.

Für die umweltfreundliche Solarstromerzeugung werden zahlreiche Heraeus Produkte wie Infrarot-Strahler oder Silberpasten genutzt. Die Solarzellen werden überwiegend aus Siliziumwafern

hergestellt, eine Alternative sind die hundertmal dünneren Dünnschichtzellen. Heraeus entwickelt für beide Konzepte Produkte zur Beschichtung, Verbindungstechnik und Wärmetechnik. Langjähriges Heraeus Know-how in der Entwicklung von Kontaktierungspasten wird auch für die Photovoltaik-Industrie nutzbar gemacht. HeraSol® steht für Produkte, die zur Kontaktierung von waferbasierten Solarzellen verwendet werden. Die Silberpasten können zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Zellen beitragen. Denn nach dem Einbrand der Kontaktierungspasten zeichnen sich die Kontaktbahnen durch hohe Leitfähigkeit sowie sehr gute Effizienz aus.

In den vergangenen Jahrzehnten konnte die Lebensqualität vieler Menschen durch den steigenden Einsatz medizinischer Implantate deutlich verbessert werden. Mit dem zunehmenden Einsatz von Implantaten wird aber auch ein dramatisch ansteigendes Infektionsrisiko beobachtet. Ein Großteil solcher Infektionen wird bereits während der Operation durch Eindringen von Keimen in die OP-Wunde verursacht. Durch eine antiinfektive Beschichtung des Implantats kann eine Keimbesiedelung an der Implantatoberfläche während bzw. unmittelbar nach der OP vermieden werden. Die antiinfektive Beschichtung AntibiotiCoat® von Heraeus Medical lässt sich auf medizinische Implantate bringen und ermöglicht so einen lokalen Schutz vor einer Besiedelung im Implantationsgebiet gegen Keime, ohne zusätzliche Nebenwirkungen für den Patienten. Mit AntibiotiCoat® kann das Infektionsrisiko nachhaltig reduziert und Folgekosten für die Bekämpfung von Implantat bedingten Infektionen deutlich gesenkt werden. Das Bild zeigt ein beschichtetes medizinisches Vlies.

Die Verwendung von Fetten und Ölen in Großküchen führt zu Ablagerungen in Küchenablufthauben und Abzügen. Fettabscheider können nur bis zu 95 % des Fettes im Abluftstrom abfangen. Das restliche Fett schlägt sich im Haubenkörper und im Abluftrohr nieder. Dies erschwert das Reinigen, ist unhygienisch und birgt eine hohe Brandgefahr. Heraeus hat einen speziellen UV-Strahler für den Einsatz in Küchenhauben entwickelt. Seine Vakuum UV-Strahlung führt vollständig und nachhaltig zum Abbau von Fetten und fotolysiert Gerüche im Abluftkanal der Küchenhaube. Vakuum UV-Technologie sorgt für saubere Küchenabluft!

In Computern und Mobiltelefonen finden sich elektronische Schaltungen und Bauelemente. Diese enthalten zahlreiche Materialien von Heraeus für die Aufbau- und Verbindungstechnik. Dazu gehören Kontaktteile und -bänder, Metall-Kunststoff-Verbundteile, Lotpasten, Kleber, Schalt-, Steck- und Schleifkontakte sowie Präzisionsstanzteile. Feinstdrähte aus Gold werden für die elektrisch

leitende Verbindung vom Anschlusspad auf den Halbleiterbaustein zum Systemträger eingesetzt. Bonddrähte für die Elektronikindustrie haben eine Dicke von 25 Mikrometern und sind damit dünner als ein menschliches Haar. Ein Gramm Gold reicht für zwei Kilometer haarfeinen Draht. Heraeus Bonddrähte aus Gold werden aus hochreinen Vormaterialien (99,999 %) und Dotierungen hergestellt. Neue Applikationen und deren erhöhte Anforderungen führten zur Entwicklung von legierten Bonddrähten.

Bei Lichtleitfasern denkt man unwillkürlich an die Übertragung von Informationen rund um den Globus. Dass man mit Glasfasern auch Arterienverschlüsse und Prostataverengungen beseitigen oder Tätowierungen entfernen kann, wissen nur wenige. Möglich macht dies eine Entwicklung von Heraeus. Fluosil® ist ein spezielles Fasermaterial zur gezielten, verlustfreien Energieübertragung über kurze Strecken, z. B. in der minimalinvasiven Laserchirurgie. Die Übertragung der Laserenergie direkt zum Ort des Gefäßverschlusses gelingt über einen Katheter mit Spezialfaserbündel. Fluosil®-Fasern kommen auch in der Urologie zur Entfernung von krankhaft vergrößertem Prostatagewebe zum Einsatz. In der kosmetischen Chirurgie helfen die Fasern beim schonenden Entfernen von Tätowierungen oder beim Verflüssigen von Fettgewebe vor dem Absaugen.

Die umweltfreundliche Gewinnung von Solarstrom wird immer wichtiger. Zur Herstellung von Solar- und Dünnschichtzellen in der Photovoltaik entwickelt Heraeus Produkte zur Beschichtung, Verbindungs- und Wärmetechnik. Innovative Infrarot-Strahler mit Nanoreflektoren aus hochreinem Quarzmaterial (QRC®-Reflektor (QRC = quartz reflective coating)) helfen z. B. bei der energiesparenden Beschichtung von Solarzellen. Einige Schritte bei der Herstellung der Zellen benötigen hohe Temperaturen bis 1200 °C im Vakuum. Die Erwärmung unter Vakuum mit IR-Strahlern, die mit dem weißen Nanoreflektor ausgestattet sind, erfolgt kontaktfrei und damit ohne die Gefahr von Verunreinigungen.

Die beste Zahnfüllung ist die, die man nicht sieht. Mit Venus® Diamond hat Heraeus eine neue Generation von Komposit-Füllungsmaterialien entwickelt, die Zahnfüllungen sehr stabil, natürlich schön und langlebig macht. Eine patentierte Matrix und ein völlig neu entwickeltes Nano-Hybrid Füllersystem verbessern Ästhetik, Haltbarkeit und Verarbeitungseigenschaften des innovativen Universalkomposits. Das Material zeichnet sich durch eine deutlich verringerte Schrumpfung aus und lässt sich universell für Füllungen von Front- und Seitenzähnen verwenden.

Mehr zu Venus® Diamond lesen Sie hier: Venus® Diamond

Der Einsatz von flexiblen Substraten könnte für einen Generationswechsel in der Produktion von Temperatursensoren sorgen. Bisher wird für die Herstellung der Sensoren eine aufwändige Leiterplattenbestückung mit starren Substraten eingesetzt. Mit einer von Heraeus weiterentwickelten Stanzlaminiertechnik für flexible Substrate können diese Sensoren am „laufen Band“ bzw. vom Band abgerollt produziert werden. Das etwa Daumennagel große Temperaturmodul kann bis 250 °C messen und eignet sich gut für Messungen in engen Räumen, z. B. im Motorraum eines PKW.

Platin-Temperatursensoren von Heraeus Sensor Technology tragen im Kraftfahrzeugbereich bei der Abgasnachbehandlung zur Umweltschonung bei. Über 10 Millionen der nur millimeterkleinen Dünnschichtsensoren werden pro Jahr allein in Pkw-Dieselpartikelfiltern eingesetzt. Moderne Filtersysteme verringern den Ausstoß an Dieselpartikeln, indem diese zunächst gefiltert und dann gezielt verbrannt werden. Für diese saubere Verbrennung ist die Kontrolle des Temperaturniveaus am Filter entscheidend, um diesen nicht zu überlasten. In Millionen von Fahrzeugen kommen an dieser kritischen Messstelle – hier herrschen Temperaturen bis 850°C – Platin-Dünnschichtsensoren zum Einsatz.

Die Dentaltechnik hat sich in den vergangenen Jahren rasant weiterentwickelt. Immer häufiger wird Zahnersatz durch rechnerunterstützte Entwürfe und Fertigungstechniken (CAD/CAM-Systeme) gefertigt. Der Zahntechniker ist als „Gestalter“ nach wie vor gefragt, denn jeder Zahnersatz ist ein Unikat, das in Maßarbeit gefertigt wird. Mit dem neuen CAD/CAM-System cara hat Heraeus hinsichtlich Qualität, Service und Leistung eine neue Dimension geschaffen. Hinter diesem System steckt der Betrieb eines Fräszentrums mit modernster Frästechnologie, die abgestimmt ist auf die Bedürfnisse der Anwender. Mit einem hochmodernen Softwareprogramm und optimal aufeinander abgestimmten Technologien liefert cara selbst bei höchst komplizierten Kronen und Brücken detail- und passgenaue Ergebnisse.

Moderne elektronische Schaltungen bestehen aus vielen kleinen Bauteilen, die mit zinnhaltigen Lotkugeln mit den jeweiligen Leiterbahnen auf der Schaltung verlötet werden, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Die zu lötenden Kugeln können jedoch während des Lötvorganges auf dem Substrat hin- und herrollen, was zu Herstellfehlern im Bauteil und zu Produktionsverlusten führen kann. Eine innovative Kombination aus Flussmittel und feinen Lotpulvern von der W. C. Heraeus GmbH fixiert die Lotkugeln beim Verlöten und verhindert so ein Wegrollen vom Bauteil. Amkor Technology, Singapur, ein führender Hersteller von Electronic Packaging-Produkten, nutzt diese Vorteile.

Zur Qualitätssicherung von flüssigem Stahl und Eisen müssen regelmäßig die Temperatur und die chemische Zusammensetzung gemessen werden. Lanzenförmige Sensoren von Heraeus Electro-Nite messen diese Parameter. Die Produktpalette reicht von Einwegsensoren zur sekundenschnellen Sauerstoff-Bestimmung (Celox®), über Multifunktionssensoren (Multi-Lance®) bis hin zu kontinuierlich messenden Sensoren (CasTemp®). Der Stahlkonzern Corus in Ijmuiden, Niederlande, setzt bereits seit Jahren die innovativen Sensoren zur schnellen Direktmessung in der Stahlschmelze ein.

Laseranregungslampen sind Gasentladungslampen, die vor allem in Festkörperlasern zum Schweißen, Schneiden und Markieren in der industriellen Materialbearbeitung sowie für medizinische Anwendungen eingesetzt werden. Bei der Herstellung dieser Lampen ist Heraeus Noblelight der Technologieführer. Der Konzernbereich verbessert fortwährend die Lebensdauer, Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz der gepulsten und kontinuierlichen Lampen. Der renommierte Laserhersteller Rofin-Sinar nutzt die Heraeus-Kompetenz auf diesem Gebiet schon seit Jahren.

Seit 1989 beliefert Heraeus Quarzglas das Optikunternehmen Carl Zeiss SMT mit hochwertigen Quarzglasscheiben - für Optiksysteme zur industriellen Chipfertigung mittels Mikrolithografie. Da sich die Speicherdichte und Leistung von Mikrochips alle zwei Jahre verdoppelt, werden Objektive benötigt, die immer feinere Strukturen abbilden können. Mit dieser Entwicklung muss auch synthetisches Quarzglas mithalten. Mit Suprasil^® 501 kommt nun eine besonders langzeitstabile, ,,selbstheilende“ Generation in den neuesten Optiken von Carl Zeiss zum Einsatz.