NICKEL, JHRG. 37, Nr. 2, 2022

MAGAZINE

NICKEL

DIE FACHZEITSCHRIF T FÜR NICKEL UND SEINE ANWENDUNGEN NICKEL, JHRG. 37, Nr. 2, 2022

Nachhaltigkeit dank Nickel Wetterfester Baustahl

Sonnenwärmekraftwerke (CSP): ein Vorzeigeprojekt für erneuerbare Energien

V2G – Neuheiten Wie EVs das Stromnetz speisen können

TONI NICOLINI

FALLSTUDIE 25 ABDI IBRAHIM TOWER Der Hauptsitz des Pharmaunternehmens Abdi Ibrahim in Istanbul ist ein Musterbeispiel für elegante italienische Architektur. Sowohl für die Außengestaltung als auch für die Innenausführung des Turms mit einer Gesamtfläche von 21.000 m2, 25 Stockwerken und einer Höhe von 120 m wurde auf breiter Front nickelhaltiger Edelstahl eingesetzt.

Der Abdi Ibrahim Tower wurde vom Mailänder Architekturbüro Dante O. Benini & Partners entworfen

NICKEL, JHRG. JHRG. 37, 37, Nr. Nr. 2, 2, 2022 2022 22 || NICKEL,

Außen fiel die Wahl auf Edelstahl des

Sie ist an nur zwei Punkten durch

Typs 316 (UNS S31600) für die vertikalen

geformte Sättel rund um den unteren

Schilde aus mikroperforierten Platten.

Teil der lasttragenden Rohrelemente

Hinter diesen Paneelen sind die

befestigt. Diese Rohre mit einem

Klimaanlagen verborgen; außerdem

Durchmesser von 210,3 mm, die

filtern sie das natürliche Licht und

Brüstungs-Querstreben mit einem

tragen damit zum Klimakomfort an den

Durchmesser von 12 mm sowie die

Arbeitsplätzen bei. Die an den Südwän-

verschweißten 40-mm-Rohrgeländer

den des Gebäudes angebrachten

wurden ebenfalls aus Edelstahl des Typs

Behänge sind mit einer abgeschrägten

316 hergestellt und mit einer satinierten

Rohrstruktur verbunden und bestehen

Oberfläche versehen. Edelstahldetails

ebenfalls aus Edelstahl des Typs 316.

wie Umzäunung, Zugangstore, grafische

Eine auffällige Hängetreppe in der

Applikationen und dekorative Innenele-

Haupteingangshalle ist nach drei

mente vervollständigen das Gebäude.

Ebenen hin geöffnet, was den Eindruck

Quelle: Centro Inox/ Inossidabile 225

erweckt, sie schwebe in einem Vakuum.

http://www.centroinox.it/

Anteile(%)

Nickel spielt eine grundlegende Rolle bei der Bereitstellung CO2-armer, erneuerbarer Energien, die wir zur Bekämpfung des Klimawandels so dringend benötigen. Die Roadmap der Internationalen Energie-Agentur, die den Weg zur CO2-Neutralität (Net-Zero-Emissions) bis 2050 vorzeichnet, nennt die Beiträge diverser erneuerbarer Techniken zur elektrischen Leistung. Die Eigenschaften von Nickel in Edelstählen, Akkus, Nickellegierungen und niedriglegierten Stählen bieten in fast jeder erneuerbaren Technik wichtige Vorteile.

Elektrische Leistung (GW) 2019 2020 2030 Gesamtleistung 7.484 7.795 14.933 Erneuerbare 2.707 2.994 10.293 Energien Solar-PV 603 737 4.956 Wind 623 737 3.101 Wasser 1.306 1.327 1.804 Bioenergie 153 171 297 davon BECCS 28 CSP 6 6 73 Geothermik 15 15 52 Meeresenergie 1 1 11

Anteile (%)

2040 26.384 20.732

2050 33.415 26.568

10.980 6.525 2.282 534 125 281 98 32

14.458 8.265 2.599 640 152 426 126 55

VEREINFACHTE VEHICLE TO GRID (V2G)-SCHEMADARSTELLUNG Bidirektionaler Energiefluss zwischen EVs und Stromnetz

CAAGR (%)

2020 2030 2050 2020-2030 2020-2050 100 100 100 6,7 5,0 38 69 80 13 7,5 9 9 17 2 0 0 0

33 21 12 2 0 0 0 0

43 25 8 2 0 1 0 0

21 15 3,1 5,7 n. z.

28 13 34

10 8,4 2,3 4,5 n. z.

15 7,4 16

| EVAkku

| Ladekabel

| Zähler / Stromnetz

In dieser Ausgabe befassen wir uns ganz speziell mit der Rolle von Nickel in der Solarenergie, und zwar sowohl im Bereich der Photovoltaik als auch für Sonnenwärmekraftwerke (Concentrated Solar Power, CSP). Diese Technologien werden der Roadmap zufolge bis 2050 signifikante erneuerbare Energiequellen darstellen.

Mit der Kombination von erneuerbarer Energie und Elektrofahrzeugen (Electric Vehicles, EVs) verbinden sich enorme Vorteile. Die US-Umweltbehörde EPA schätzt, dass das Transportwesen im Jahr 2020 für den größten Teil der US-Treibhausgasemissionen verantwortlich war. Um die Attraktivität von EVs zu steigern, fließen heute viel Zeit und Aufwand in die Entwicklung energieintensiver und länger haltender Akkus. Wir berichten über aktuelle Entwicklungen in Kanada, die auf die Entwicklung eines Akkus abzielen, mit dem 4 Millionen Meilen (über 6 Millionen Kilometer) zu schaffen sind.

Dem Nickel Institute geht es in erster Linie um die Sicherstellung, dass nickelhaltige Materialien korrekt eingesetzt werden. Wenn Sie gerne mehr über die Unterschiede zwischen den verschiedenen Edelstahltypen erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen unseren Artikel auf Seite 12 mit Tipps für die Suche nach alternativen und möglicherweise kostengünstigeren Materialien. Wer die Eigenschaften der verschiedenen Edelstahlfamilien kennt, kann kostspielige Fehler vermeiden und sicherstellen, dass die spezifizierten Materialien auch nachhaltig sind. Im Zweifelsfall wenden Sie sich an den Technical Inquiry Service des Nickel Institutes. Wir helfen Ihnen gerne weiter.

Mit dem 4-Millionen-Meilen-Akku können geparkte EVs Strom ins Netz einspeisen. Lesen Sie dazu „Mit 4-Millionen-Meilen-Akkus mehr im Speicher“ auf Seite 11.

Clare Richardson Chefredakteurin, Nickel

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REF.: BIBAK, B., & TEKINER-MOĞULKOÇ, H. (2021)

QUELLE: NET ZERO BY 2050: A ROADMAP FOR THE GLOBAL ENERGY SECTOR – INTERNATIONALE ENERGIEAGENTUR

EDITORIAL: NACHHALTIGKEIT DANK NICKEL

03 04 06 08 11 12 14 15

15 16

Fallstudie 25 Abdi Ibrahim Tower Editorial Nachhaltigkeit dank Nickel Beachtenswertes zum Thema Nickel

NICKEL

Wetterfester Baustahl Photovoltaik-Montagesysteme Sonnenwärmekraftwerke (CSP) * Energie 4-Millionen-Meilen-Akkus V2G – mehr im Speicher Auswahl der richtigen Nickellegierung Es bleibt in der Familie

Durstige Blätter?

Technische Fragen und Antworten Neue Publikationen Aktualisierte INCO-Leitfäden, Wallpaper lining with NiCrMo alloys, How to determine GHG emissions UNS-Details Oregon Dragon Bench Innovativer 3D-Druck AMERICAN CHEMICAL SOCIETY

02

N I C K E L

INHALT

Das Nickel Magazine ist eine Publikation des Nickel Institute. www.nickelinstitute.org Dr. Hudson Bates, Verbandspräsident Clare Richardson, Chefredakteurin communications@nickelinstitute.org Autoren und Mitarbeiter: Parvin Adeli, Parul Chhabra, Gary Coates, Richard Matheson, Geir Moe, Kim Oakes, Philip Song, Benoît Van Hecke, Odette Ziezold Design: Constructive Communications Das Textmaterial wurde zur allgemeinen Information des Lesers erstellt und sollte nicht als Grundlage für spezifische Anwendungen verwendet werden, ohne dass vorher fachmännische Beratung eingeholt wurde. Obwohl das Textmaterial nach unserem besten Wissen korrekt ist, garantieren das Nickel Institute, seine Mitglieder, Mitarbeiter und Berater nicht seine Eignung für eine allgemeine oder spezifische Anwendung und übernehmen keine Haftung oder Verantwortung irgendeiner Art im Zusammenhang mit den hierin enthaltenen Informationen.

ISSN 0829-8351 In Kanada von der Hayes Print Group auf Recyclingpapier gedruckt Bildnachweise: Titelseite: iStock©xijian S. 5 Shutterstock Rich T Foto S. 6 iStock©jiang suying S. 9 iStock©simonkr,

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Woher wissen Sie, ob Ihre Nutzpflanzen Wasser brauchen, bevor es zu spät ist? Forscher in Brasilien haben einen tragbaren Sensor für Pflanzenblätter aus Nickel entwickelt, das in einem engen Zickzack-Muster aufgetragen wird, welches Wasserverluste schneller entdecken kann. In ACS Applied Materials & Interfaces berichtet das Team, dass die Metallelektroden an einer lebenden Pflanze in einem Treibhaus angebracht wurden. Das Gerät überträgt Daten kabellos an eine Smartphone-App und eine Website. Mithilfe eines einfachen, schnellen Machine Learning-Verfahrens konnten diese Daten erfolgreich in den prozentualen Verlust des Wassergehalts konvertiert werden. Die Geräte haben sich in Innenräumen als zuverlässig erwiesen und werden jetzt auch im Freien getestet, um zu bestimmen, wann Pflanzen bewässert werden müssen.

Dadurch können Ressourcen eingespart und der Ernteertrag gesteigert werden.

Extra Extrakt!

Heute in den Schlagzeilen: eine neue Biolaugungstechnologie zur Extraktion von

MiniaturNamensschild

Nickel und Kobalt aus Minenabraum. BacTech Environmental Corp. mit Sitz im kanadischen Toronto hat ein Pilotwerk in Nord-Ontario eingerichtet, wo in der Greater Sudbury Area 75–100 Millionen Tonnen Abraum gelagert werden. Das Abraumgestein, normalerweise ein Abfallprodukt, wird in große Edelstahltanks gefüllt, wo Bakterien im Verlauf von sechs Tagen – in den Worten von BacTech-CEO Ross Orr – das Gestein „buchstäblich angreifen“ und die wertvollen Metalle absondern. Durch die WADA PRECISION DENTAL RESEARCH INSTITUTE

hohe Nachfrage nach Akkus für Elektrofahrzeuge haben Mineralien wie Nickel und Kobalt an Wert gewonnen und diesen Prozess wirtROSS ORR

schaftlicher gemacht. Und weil jeder Tank unabhängig funktioniert, kann das Verfahren einfach nach oben skaliert werden.

Fortschritte bei Brennstoffzellen Für die Herstellung von Wasserstoff-Brennstoffzellen ganz ohne Edelmetalle hat sich kohlenstoffbeschichteter Nickel als eine vielversprechende Lösung erwiesen. Ein Forschungsteam von der University of Wisconsin-Madison, der Cornell University und der Universität Wuhan hat einen Elektrokatalysator auf Nickelbasis mit einer 2-Nanometer-Hülle aus Stickstoff-dotiertem Kohlenstoff entwickelt. Diese bahnbrechende Entwicklung mit einer Ni@CNx-Anode sowie einer Co-Mn-Spinell-Kathode wies eine rekordverdächtige Spitzenleistungsdichte von mehr als 200 mW/cm2 auf. Ni@CNx demonstrierte dank seiner verbesserten Oxidationsbeständigkeit durch die CNx-Schicht eine deutlich bessere Widerstandsfähigkeit als ein Nickel-Nanopartikel-Katalysator. Dem Team zufolge „benötigen die Brennstoffzellen keine spezielle Einheit, um Kohlenmonoxid zu entfernen, und können weniger stark aufbereiteten Wasserstoff nutzen, was die Kosten weiter reduziert.“

Wada Seimitsu Dental Laboratory, ein Zahnersatz-Hersteller in Japan, hat damit begonnen, sein Produkt mit einem „Namensschild“ des Eigentümers zu versehen, damit Opfer in Katastrophenfällen leichter identifiziert werden können. Auf einer winzigen Platte aus einer Nickel-Chrom-Legierung, die an der Innenseite des Zahnersatzes angebracht wird, befinden sich der Nachname des Trägers und ein zweidimensionaler Code für die Zahnklinik, die das Dentalprodukt bereitgestellt hat. Darüber wird aus Komfortgründen eine Harzbeschichtung aufgetragen. Anstoß zu dieser einfachen Idee war das schwere Erdbeben im Osten Japans im Jahr 2011. Die Daten können mit einem Smartphone oder einem anderen Gerät abgelesen werden; die angezeigte 14-stellige Nummer verweist auf Wada Precision. Wenn die Idee Anklang findet, soll sie auch von anderen Zahnersatz-Herstellern aufgegriffen werden. Letztendlich geht es darum, eine landesweite Infrastruktur für diese Daten zu schaffen.

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© GNEE (TIANJIN) MULTINATIONAL TRADE CO.,LTD HTTP://M.CHINACORTEN.COM/

WETTERFESTER BAUSTAHL GENIESST SEINEN PLATZ AN DER SONNE Solarfarmen, die heute auf Feldern in aller Welt entstehen, ermöglichen eine ganz besondere Ernte: Sonnenenergie. Aus Solarzellen bestehende Photovoltaik-Systeme (PV-Systeme) sind auf dem besten Weg, sich zur am leichtesten zu erkennenden erneuerbaren Energietechnologie zu entwickeln. Eine typische Solarzelle besteht aus einer Schicht kristallinem Silizium von Solarzellengüte, das von einer Glasschicht geschützt wird. Zusammengehalten wird all das mit einem Rahmen aus einer Metalllegierung. Auch wenn Nickel bei der Nutzung der Sonnenergie durch PV-Systeme keine direkte Rolle spielt, kann es bei der indirekten Unterstützung ihrer Funktion von Bedeutung sein: als Element der Stützstrukturen, die die Solarzellen auf die Sonne ausrichten, um möglichst viel Sonnenlicht einzufangen.

Komponenten aus wetterfestem Baustahl für Photovoltaik-Racksysteme

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Die wichtigsten Eigenschaften von Befestigungsmaterialien für Solarzellen sind Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit. Sie müssen widerstandsfähig sein, um das für Solarzellen anvisierte Höchstalter von ca. 30 Jahren zu ermöglichen, und zwar bei möglichst niedrigen Wartungskosten und ganz ohne Umweltprobleme.

wirksamen PV-Anwendungen verbaut;

Traditionell bestehen PV-Befestigungskomponenten aus Aluminium, galvanisch verzinktem Stahl und gelegentlich auch aus Edelstahl. In China aber fällt die Entscheidung in letzter Zeit immer wieder auf niedriglegierten, wetterfesten Baustahl, der häufig als COR-TEN® Stahl bezeichnet wird.

widerstandsfähig ist. Er weist eine bessere

Vor- und Nachteile verschiedener Materialien In China werden ca. 50 % aller PV-Montagestrukturen aus galvanisch verzinktem Stahl und 40 % aus Aluminium hergestellt.

Ein kleinerer Anteil besteht aus Edelstahl oder glasverstärktem Kunststoff. Im Vergleich zu galvanisch verzinktem Stahl ist die Zugfestigkeit von Aluminium relativ gering. Die Korrosionsbeständigkeit ist zwar gut, aber das trifft auch auf die Kosten zu. Aluminium erfordert außerdem eine Oberflächenbehandlung zur Verbesserung seiner Korrosionsbeständigkeit. Es wird normalerweise in Solarzellen für Wohnhäuser eingesetzt, wo die Windlast gering und ein minimaler Wartungsbedarf zu erwarten ist.

frei. Eine neue chinesische PV-Befesti-

Galvanisierte Stähle weisen eine höhere Festigkeit auf und werden in der Regel in Regionen mit hoher Windlast verwendet.

Eine galvanische Verzinkung ist erforderlich, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, erfordert aber eine regelmäßige Wartung. Zudem ist sie in Bezug auf den Umweltschutz nicht unbedenklich.

Design-Institute und Bau- und Konstruk-

auch in anderen Ländern knüpfen sich hohe Erwartungen an dieses Material.

Dabei handelt es sich um einen Stahl hoher Festigkeit, der mit kleinen Mengen von Cr, Cu und Ni legiert wird und eine Oberflächen-Oxidschicht entwickelt, die gegenüber Abplatzen (Metallverlust durch Flockenbildung oder Rost) Umgebungskorrosionsbeständigkeit als gängige Kohlenstoffstähle auf und erfordert keine Schutzbeschichtungen wie Lack oder Galvanisierung. Wetterfes© GNEE (TIANJIN) MULTINATIONAL TRADE CO.,LTD HTTP://M.CHINACORTEN.COM/

ter Baustahl bietet den Vorteil niedrigerer Kosten und ist im Gegensatz zu Aluminium und galvanisiertem Stahl wartungsgungsnorm, NB/T 10642-2021, sieht wetterfesten Baustahl als eines der für PV-Halterungen empfohlenen Materialien vor. Obgleich der Nickelgehalt in wetterfestem Baustahl relativ klein ist (ca.

0,1–0,65 %), kann die Gesamtmenge an Nickel angesichts der hohen Zahl der Solarzellen, die in den kommenden Jahrzehnten installiert werden, sehr hoch sein. Diese relativ kleine Nickelmenge ist für die verbesserte Korrosionsbeständigkeit von wetterfestem Baustahl bei Anwendungen in PV-Befestigungskomponenten jedoch von kritischer Bedeutung.

In der gesamten Wertschöpfungskette wächst das Bewusstsein um die Vorteile

Montagestrukturen bestehen aus Pfosten für die Bodenmontage, Standbeinen, Säulen, Balken, Schienen und Klemmen sowie anderen Befestigungsmitteln.

von wetterfestem Baustahl. Stahlwerke, tionsunternehmen verstärken ihre Marketingbemühungen in diesem Bereich.

Im 14. Fünfjahresplan Chinas für umweltfreundliche Energiestrategien zum Erzielen von CO2-Neutralität und Einhalten der CO2-Ziele wird der Einsatz neuer Materialien und innovativer Anwendun-

Edelstahl ist für PV-Befestigungsstrukturen ebenfalls geeignet und bietet eine höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit als andere Lösungen. Er kostet aber mehr und wird daher nicht so oft eingesetzt.

gen angeregt. Wetterfeste Baustähle in

In jüngster Zeit wurde in China wetterfester Baustahl in mehreren öffentlichkeits-

wetterfester Baustahl und Nickel eine

PV-Befestigungsstrukturen haben sich als eine dieser besonders effektiven Technologien erwiesen. Die CO2-Bilanz im Bau- und Konstruktionswesen hat für China höchste Priorität. Daher werden wichtige Rolle zufallen.

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SONNENWÄRMEKRAFTWERKE ERNEUERBARE ENERGIE

US OFFICE OF ENERGY EFFICIENCY & RENEWABLE ENERGY

Die Reduzierung energiebedingter CO2-Emissionen ist für den Kampf gegen den Klimawandel von großer Bedeutung. Die Hauptfaktoren, mit denen die nötigen CO2-Reduzierungen erreicht werden können, lauten erneuerbare Energien und Energieeffizienz. Eine dieser erneuerbare Energietechnologien sind Sonnenwärmekraftwerke (CSP, Concentrated Solar Power), und davon wird es in der nahen Zukunft sehr viel mehr geben. Diese Kraftwerke müssen Energie zu wettbewerbsfähigen Kosten erzeugen, um die Konkurrenz zu übertreffen.

Bei Parabolrinnensystemen wird das Sonnenlicht von Reflektoren auf ein mit Flüssigkeit gefülltes Absorberrohr gebündelt und um einen Faktor von ca.

100 konzentriert.

Sonnenwärmekraftwerke (CSP) nutzen Spiegel, die das Sonnenlicht auf einen Empfänger reflektieren, konzentrieren und fokussieren. Der Empfänger sammelt dann die Sonnenenergie und überträgt sie an eine Wärmeträgerflüssigkeit. Damit können Endanwendungen mit Wärme versorgt werden und es wird eine Stromerzeugung mit konventionellen Dampfturbinen möglich. Dank CSP-Technologie in Verbindung mit Wärmeenergie-Speicherung bzw. Thermal Energy Storage (TES) kann auch an Tagen, an denen die Sonne nicht scheint, sowie vor Sonnenaufgang und nach Sonnenuntergang Energie bereitgestellt werden. Frühe

CSP-Systeme ohne TES werden als Systeme der 1. Generation, aktuell installierte CSP-Systeme mit TES als solche der 2. Generation bezeichnet.

Die Funktion von Nickel in Sonnenwärmekraftwerken Betriebstemperaturen, die ausreichen, damit Sonnenwärmekraftwerke Elektrizität erzeugen können, sind nur in Regionen mit hoher, direkter Sonneneinstrahlung möglich. Derzeit gibt es zwei verschiedene CSP-Technologien, Parabolrinnen- und Solarturmkraftwerke.

Nickelhaltige Edelstähle und nickelbasierte Legierungen spielen bei diesen

Luftgekühlter Kondensator

Stromleitungen

Tanks zur Speicherung von Wärmeenergie

Parabolrinnen

Konventionelles Parabolrinnenkraftwerk, das Synthetiköl verwendet

Wärmetauscher

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Empfänger

NREL/SAM

Generator/ Turbine

Verfahren eine wichtige Rolle, weil sie hohen Temperaturen und der Korrosivität geschmolzener Salze, Wind und Erosion in widrigen Wüstenklimata widerstehen und sich relativ problemlos nutzen lassen.

Bei Parabolrinnensystemen wird das Sonnenlicht von Reflektoren auf ein mit Flüssigkeit gefülltes Absorberrohr gebündelt und um einen Faktor von etwa 100 konzentriert. Mit der so wiedergewonnenen Wärmeenergie wird Dampf erzeugt, der wiederum eine Turbine dreht, die als Antrieb eines Generators dient. Als Wärmeträgerflüssigkeit eignet sich synthetisches Öl oder geschmolzenes Salz. In Wärmetauschern wird Wasser zu Dampf umgewandelt, mit dem konventionelle Turbinen betrieben werden. Parabolrinnensysteme erreichen je nach der genutzten Wärmeträgerflüssigkeit Betriebstemperaturen von 393 °C bis 550 °C. Die Absorberrohre bestehen aus hitzebeständigem, nickelhaltigem Edelstahl; sie sind mit einer selektiven Schicht überzogen und in einem vakuumisolierten Borsilikat-Glasrohr versiegelt.

Ein Vorteil von nickelhaltigem Edelstahl besteht darin, dass damit mühelos eine hochpolierte Oberfläche erzielt werden kann, die garantiert, dass die Beschichtung haften bleibt. Edelstahl kommt auch sehr gut mit den für Wüstenregionen typischen, hohen Temperaturunterschieden zurecht, die Kondensation verursachen und dadurch zu einem Korrosionsrisiko führen können. Auch die hohen Betriebstemperaturen sind kein Hindernis.

Solarturmkraftwerke verwenden einen sog. Heliostat als zentralen Absorber oder Receiver. Heliostate sind

Stromleitungen

computergesteuerte Spiegel, die die Sonne auf zwei Achsen verfolgen und Solarenergie auf einem zentralen Receiver oben auf dem Turm konzentrieren. Dort wird eine Flüssigkeit erhitzt, die Dampf erzeugt und damit Generatoren betreibt.

Für Absorberrohre gelten viele verschiedene Anforderungen: mechanische Widerstandsfähigkeit, Betriebszeiten bei großer Hitze, die sich mit kalten, nächtlichen Ruhezeiten abwechseln, sowie eine erwartete Betriebslebensdauer von 25 bis 35 Jahren. Derzeit können nur Nickellegierungen diese Bedingungen erfüllen. Die nickelbasierte Legierung 625 (UNS N06625) mit ca. 61 % Nickel wird in der Regel als Standardgüte für diese Anwendung eingesetzt. Alternativen sind die Legierung 800HT (N08811) mit 30–34 % Nickel und die Legierung 230 (N06230) mit 47–65 % Nickel.

Betriebstheorie eines Solarturmkraftwerks Bei dieser Technologie kann geschmolzenes Salz als Wärmeträgerflüssigkeit eingesetzt werden. Salz speichert mehr Energie als Substanzen, die bei Umgebungstemperatur flüssig sind. Mit geschmolzenem Salz ist es einfacher und effizienter, Speicherkapazitäten zu integrieren, um rund um die Uhr Strom erzeugen zu können. Außerdem kann geschmolzenes Salz dank der vertikalen Bauweise eines Solarturmsystems einfacher befördert werden als mit dem meist horizontalen Layout eines Rinnensystems. Die derzeit in Betrieb befindlichen Solarturmsysteme verfügen sowohl über eine Heiß- (565 °C) als auch eine Kaltspeichereinheit (290 °C) für geschmolzenes Salz. Zur Gewährleistung

Luftgekühlter Kondensator

Sonnenwärmekraftwerke (CSP) nutzen Spiegel, die das Sonnenlicht auf einen Empfänger reflektieren, konzentrieren und fokussieren. Der Empfänger sammelt dann die Sonnenenergie und überträgt sie an eine Wärmeträgerflüssigkeit.

Empfänger Turm Solarturmkraftwerke können höhere Temperaturen (zwischen 500 und 1000 °C) und höhere Effizienzen als Rinnensysteme erzielen.

Dampfgenerator

NREL/SAM

Generator/ Turbine

Heliostate Tanks zur Speicherung von Wärmeenergie

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DUBAI ENERGY AND WATER AUTHORITY (DEWA)

Die Noor 1-Erweiterung des Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Parks in den Vereinigten Arabischen Emiraten verwendet rund 800 kg Ni/ MW in Absorberrohren des Rinnenteils und mehr als 1.300 kg Ni/MW im Absorber im Zentralturm sowie in den Tanks für geschmolzenes Glas.

der Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit besteht der Heißspeicher aus nickelhaltigem Edelstahl. Der Kaltspeicher besteht aus Kohlenstoffstahl.

„Die jüngsten Investitionen in CSP-Kapazitäten reichen aber nicht aus, um die angestrebten Kapazitätsziele bis 2050 zu erreichen. Es sind besondere Anstrengungen erforderlich, um FuE zu unterstützen, die Speicher- und Flexibilitätsmöglichkeiten von Sonnenwärmekraftwerken der 2. Generation zu realisieren, ihre Kosten zu senken und die Industrie nach oben zu skalieren.“ TrackingBericht der IEA zu Sonnenwärmekraftwerken – November 2021

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Entwicklung der 3. Generation Bis 2030 wird der Wert der gemittelten Elektrizitätskosten bzw. Levelised Cost of Electricity (LCOE) von Sonnenwärmekraftwerken in G20-Ländern wahrscheinlich um 35 % sinken, von geschätzten 13,2 US-Cent pro Kilowattstunde (kWh) im Jahr 2018 auf 8,6 Cent/kWh. Mit dem Übergang von der ersten zur zweiten CSP-Generation konnten die LCOE von 21 auf 9 Cent/kWh gesenkt werden, während die Anwendung von Nickel zugenommen hat. 5 Cent/kWh sind nach Angaben des US-Energieministeriums der Kostenpunkt, an dem die Solarenergieerzeugung mit traditionellen Energiequellen konkurrieren kann.

Analysen der Kapitalkosten der CSPUntersysteme, der Energieeffizienz und der Integrationsgrenzen lassen den Schluss zu, dass die ersten beiden CSP-Technologiegenerationen das LCOE-Ziel von 5 Cent/kWh wahrscheinlich nicht erreichen werden. Systeme der 3. Generation, die genau dieses Ziel anstreben, befinden sich derzeit in der FuE-Phase. Wichtig ist die Leistungszyklus-Effizienz, die durch Erhöhen der

Temperatur maximiert werden kann.

Forschungsarbeiten an CSP-Systemen der 3. Generation weisen darauf hin, dass sich neben anderen Optionen gesättigtes CO2 zum Speisen des Leistungszyklus empfehlen könnte. Daher muss die Maximaltemperatur von Wärmeträgermedien, TES und Absorber ebenfalls erhöht werden, um ein Systemkonzept zu entwickeln, das die gewünschten Kosteneffizienzen erzielen kann. Angesichts zunehmender Temperaturen und des steigenden Drucks, eine derartige Effizienzsteigerung zu erreichen, ist es unwahrscheinlich, dass dies ohne die einzigartigen Eigenschaften von Nickellegierungen möglich sein wird. Ohne höher legierte Materialien wird eine derartige Effizienzsteigerung kaum zu bewerkstelligen sein. In dem Maße, in dem die LCOE von Energiequellen mit schlechter CO2-Bilanz durch CO2-Steuern belastet werden (was bei CSP-Systemen ohne Bedeutung ist), wird für diese Energieform wahrscheinlich zusätzlicher Spielraum geschaffen. Es wird einige Jahre dauern, bis die Leistung dieser experimentellen Systeme der 3. Generation wirklich beurteilt werden kann.

All dies macht es sehr wahrscheinlich, dass Nickel auf Jahre hinaus eine zentrale Rolle im Kampf gegen den Klimawandel spielen wird.

MIT 4-MILLIONEN-MEILEN-AKKUS MEHR IM SPEICHER WIE EVS DAS STROMNETZ SPEISEN KÖNNEN Signifikante Fortschritte bei langlebigen Lithium-Ionen-Akkus sind gute Nachrichten für Vehicle-to-Grid-Anwendungen (V2G), deren intelligente Ladetechnologie es möglich macht, dass elektrischer Strom vom Akku eines Elektrofahrzeugs wieder dem Netz zugeführt wird. Dank dieses bidirektionalen Flusses können Wind- und Sonnenenergie in den Akkus von Elektrofahrzeugen gespeichert und bei Bedarf ins Ein Forscherteam der kanadischen

Schluss: „Der Betrieb von NMC811/

Dalhousie University unter Leitung von

Graphitzellen bei einer begrenzten UCV

Professor Jeff Dahn, ein weltweit aner-

von 4,06 V sorgt für eine enorme Steige-

kannter Batterieforscher und Vorsitzender

rung der Lebensdauer. Diese kann bei

von NSERC/Tesla Canada, entwickelte

20–30 °C auf Jahrzehnte verlängert

und zeigte Akkus mit einer besonders

werden, wenn die bestmöglichen Graphite

langen Lebensdauer von vier Millionen

gewählt werden.“ Das Team gab an, dass

Meilen (fast sechs Millionen Kilome-

NMC532-Zellen, die auf 3,8 V ausgeglichen

ter). Der Begriff „Million Mile Battery“

und geladen werden, „eine höhere

entstand nach einer Open-Access-Ver-

coulombsche Effizienz, einen niedrigeren

öffentlichung Dahns im Journal of the

Kapazitätsverlust und eine höhere

Electrochemical Society (JES), in der er

Energiedichte aufweisen als LFP-Zellen.

zu dieser Schlussfolgerung kam: „Zellen

Unseren Projektionen zufolge können sie

dieser Art sollten in der Lage sein, ein

bei 25 °C eine Lebensdauer von bis zu 100

Elektrofahrzeug mehr als 1,6 Millionen

Jahren erreichen.“

Kilometer (1 Million Meilen) anzutreiben,

„Während 800 [Zyklen] (100 % Entladungs-

und sie sollten bei der netzgebundenen

tiefe) für einen EV-Akku ausreichen,

Speicherung mindestens 20 Jahre halten.“

werden die Akkus beim Vehicle-to-Grid-

Dies wurde durch Einzel-Kristall-

Betrieb während des Parkens ge- und

LiNi0,5Mn0,3Co0,2O2 (NMC532)/Graphit-

entladen, sodass mehr als 10.000 Zyklen

zellen ermöglicht. Die Tests begannen im

erforderlich sind“, erklärte Dahn.

Oktober 2017 und die Akkus laufen bei

Im Großen und Ganzen besteht das

Zimmertemperatur immer noch – insge-

langfristige Ziel zweifelsohne nicht darin,

samt bedeutet das einen kontinuierlichen

ein Elektrofahrzeug zu entwickeln, das

Zyklusbetrieb über einen Zeitraum von

Millionen von Kilometern fahren kann,

4,5 Jahren und eine Leistungseinbuße

sondern das in der Lage ist, den Akku in

von nur ~5 % Verfall bei 1C:1C. Dahn und

V2G-Anwendungen einzusetzen. Es geht

sein Team zeigten in ihrer JES-Publikation

darum, die Speicherkapazität von Akkus

von 2022 auch die Auswirkungen der

in Fahrzeugen zu nutzen, die den größten

oberen Abschaltspannung (Upper Cut-off

Teil des Tages geparkt sind, um Sonnen-

Voltage, UCV) und kamen zu diesem

und Windenergie zu speichern.

TESLA

Netz eingespeist werden.

Das „Vehicle-to-Grid“-Prinzip (V2G) besagt, dass Akkus abgestellter Elektrofahrzeuge zur Aufnahme und Speicherung überschüssiger Elektrizität genutzt werden, sodass eine Elektrizitätsreserve für das Stromnetz entsteht. Bei erneuerbaren Energien ist das Netzmanagement viel komplizierter, weil die Verfügbarkeit der Energie davon abhängt, dass die Sonne scheint oder der Wind weht.

V2G ist eine Lösung, die erneuerbare Energie optimal nutzen und deren Schwankungen besser kontrollieren kann. Sie basiert auf technischen Neuentwicklungen wie dem intelligenten Laden („Smart Charging“) und dem „Million Mile“-Akku.

NICKEL, JHRG. 37, Nr. 2, 2022 | 11

AUSWAHL DER RICHTIGEN NICKELLEGIERUNG ES BLEIBT IN DER FAMILIE Serie 400 20,8 %

Duplex 1%

Wie kann ich ein Produkt verbessern oder das gleiche Qualitätsprodukt kostengünstiger machen? Diese Frage stellen sich alle, von Konstruktions- und Designingenieuren bis hin zu Fertigungsleitern und Käufern. Dies sind wichtige Aspekte, damit ein Unternehmen der Konkurrenz einen Schritt voraus bleibt. Und wenn für das Produkt Edelstahl verwendet wird, überlegen sich Spezifikateure eventuell, ob nicht vielleicht auch eine andere Legierung in Frage kommt, die weniger kostet. Oft heißt das, dass

Sonstige 0,3 %

nach einer Legierung aus einer anderen Edelstahlfamilie gesucht wird.

Was muss berücksichtigt werden, wenn

brüchig und bei erhöhten Temperaturen

für eine bestimmte Anwendung die

kann es schon ab 270 ºC zu negativen

Legierungsfamilie gewechselt wird?

Mikrostrukturänderungen kommen.

Duplex-Familie

Eine weitere Herausforderung besteht

ZAHLEN VON WORLD STAINLESS

Die Duplex-Familie (austenitisch-ferritisch) bietet eine viel höhere Biege- und Zugfestigkeit als reine austenitische oder Serie 200 21,1 %

Serie 300 56,8 %

ferritische Legierungen und ist daher sehr interessant, wenn diese Festigkeit genutzt werden kann, um etwa die Wandstärken eines Tanks oder Druckbehälters zu redu-

Prozentanteile der Edelstahlproduktion nach Familie (2021)

zieren. Die Leitfähigkeit ist niedriger, aber in der Regel immer noch ausreichend hoch. Wenn aber die Formbarkeit ein Faktor ist, kann die höhere Festigkeit auch

12 | NICKEL, JHRG. 37, Nr. 2, 2022

darin, dass jede Unterfamilie aus vielen verschiedenen Legierungen besteht, wodurch es schwierig sein kann, wenn ein Komplettpaket verschiedener Größen und Produktformen beschafft werden muss. Seit der Einführung moderner, stickstofflegierter Duplex-Güten wurde davon ausgegangen, dass deren Marktanteil signifikant zunehmen würde. In den letzten zehn Jahren ist er infolge der Anwendungskomplexität aber bei gerade

ein Nachteil sein. Das Schweißen kann

einmal einem Prozent stehen geblieben.

ebenfalls komplizierter sein, nicht, weil es

Serie 200

schwierig wäre, sondern weil es anders

Edelstähle der vollständig austenitischen

ist als bei austenitischen Legierungen,

Serie 200 gibt es schon seit mehr als

mit denen Schweißer viel besser vertraut

70 Jahren. Sie enthalten einen höheren

sind. Es gibt sogar signifikante Unter-

Mangananteil, sodass der Nickelanteil

schiede beim Schweißen der unterschied-

verringert, aber nicht ganz eliminiert

lichen Unterfamilien wie Lean-Duplex,

werden kann. Die meisten heute produ-

Standard- und Superduplex, und auch das

zierten Edelstähle der Serie 200 liegen

muss berücksichtigt werden. Die Tempe-

im niedrigeren Chrombereich mit einem

ratur der vorgesehenen Anwendung ist

Chromanteil von 16 bis 12 %. Im Vergleich

ebenfalls wichtig, weil für Duplex-

dazu enthalten Legierungen des Typs 304

Legierungen bestimmte Einschränkun-

einen Mindest-Chromanteil von 17,5 %,

gen gelten. In der Ferritphase werden die

was eine höhere Korrosionsbeständig-

Komponenten bei Tiefsttemperaturen

keit gewährt. Wenn nur eine minimale

Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist,

weil diese Legierungen kein oder nur

ist die Serie 200 möglicherweise durch-

sehr wenig Nickel enthalten. Die Produk-

aus geeignet. Legierungen der Serie 200

tionskosten sind aber in der Regel höher

härten beim Kaltumformen schnell, was

als bei austenitischen Legierungen, und

manchmal lange danach zu Kaltrissen

Einschränkungen hinsichtlich Stärke,

führen kann. Oft wird diesen Legierungen

Eignung bei verschiedenen Temperaturen

Kupfer beigegeben, um die Verfestigungs-

und Schweißbarkeit stehen ihrer weiteren

rate zu reduzieren. Bei der Wahl von

Verbreitung im Wege. Seit 2010 ist der

Legierungen der Serie 200 mit niedrigem

Anteil der ferritischen Edelstähle an der

Chromanteil ist Sorgfalt geboten, um

Gesamtproduktion sogar um ca. 30 %

sicherzustellen, dass sie eine angemes-

gesunken. Wie bei jeder anderen Material-

sene Korrosionsbeständigkeit und geeig-

änderung auch müssen Sie sich über die

nete Fertigungseigenschaften aufweisen.

Auswirkungen der einzelnen Eigenschaf-

Ferritische Edelstähle

ten sowohl auf die Fertigung als auch auf

Ferritische Edelstähle werden seit der Entdeckung ihrer einzigartigen Eigenschaften vor mehr als 110 Jahren eingesetzt.

Der Chromanteil dieser Familie reicht vom absoluten, definierten Minimum von 10,5 % bis zu fast 30 %. Diese Familie wird

JOHNSEN ULTRAVAC (JUV),

PLYMOUTH TUBE CO.

Ein Rohrbündel aus superferritischem Sea-cure®-Edelstahl (UNS S44660), das zur Kühlung von Rohöl aus der Lagerung in Salzkuppeln in der US Strategic Petroleum Reserve verwendet wird.

die Endanwendung informieren. Allerdings gibt es auch zahlreiche geeignete Anwendungen, z. B. dünnwandige Wärmetauscherrohre, bei denen die geringere thermische Expansionsrate und die etwas höhere thermische Leitfähigkeit von ferri-

oft für Blechstärken (≤ 4 mm) eingesetzt,

tischen Legierungen nützlich sein kann.

weil extremes Kornwachstum ein Pro-

Sollten Sie einen Umstieg auf eine andere

blem hinsichtlich der Plattenstärke und

Edelstahllegierung in Betracht ziehen,

insbesondere beim Schweißen darstellen

egal ob diese derselben oder einer

kann. Wie bei Duplex-Familien gelten für

anderen Edelstahlfamilie angehört, kann

die Ferritphase sowohl bei niedrigen als

Ihnen das Nickel Institute über seinen

auch bei hohen Temperaturen bestimmte

Technical Service online Informationen

Beschränkungen. Viele Spezifikateure

zu Ihrer spezifischen Anwendung bereit-

fassen die ferritische Familie zunächst

stellen.

aufgrund der niedrigen Kosten ins Auge,

www.inquiries.nickelinstitute.org

Geschweißte Ausrüstungen wie diese Vakuumkammer mit verschiedenen Produktformen, einer Vielzahl verschiedener Metallstärken und einer hoch aufpolierten Oberfläche werden am einfachsten mit austenitischen Edelstählen der Serie 300 hergestellt.

NICKEL, JHRG. 37, Nr. 2, 2022 | 13

FRAGEN AN EXPERTEN FAQ VON DER TECHNISCHEN BERATUNGS-HOTLINE DES NICKEL INSTITUTE

NICKEL

O N L I N E

Geir Moe P.Eng. ist der Technical Inquiry Service Coordinator beim Nickel Institute. Zusammen mit anderen Werkstoffexperten in aller Welt hilft Geir Moe Endanwendern und Spezifikateuren von nickel-haltigen Materialien, die technische Unterstützung benötigen. Das Team steht bereit, um kostenlose technische Beratungsleistungen zu einer breiten Palette von Anwendungen wie Edelstahl, Nickellegierungen und Vernickelung anzubieten, damit Nickel bedenkenlos eingesetzt werden kann. https://inquiries.nickelinstitute.org/

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14 | NICKEL, JHRG. 37, Nr. 2, 2022

F A

F: Ich habe von der Wirksumme bzw. Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) für Edelstahl gehört. Wie verwende ich diese bei der Materialauswahl?

A: Die PREN ist eine Formel zur Einstufung der Widerstandsfähigkeit verschiedener Edelstähle gegen Lochfraß auf der Basis ihrer Zusammensetzung. Es gibt viele Formeln, die für die verschiedenen Edelstahlfamilien abgeleitet wurden, indem die Zusammensetzung mit tatsächlichen Lochfraß-Korrosionstests korreliert wird. Die folgende Formel ist wohl die bekannteste für nickelhaltige Edelstähle.

PREN=%Cr + 3,3%Mo + 16%N Diese Formel für sich kann jedoch nicht für die Materialauswahl für eine bestimmte Umgebung verwendet werden. Der PREN-Wert kann aber dazu genutzt werden, eine gegenüber Lochfraß beständigere Legierung festzustellen, wenn eine andere Legierung im Betrieb ausgefallen ist.

Alle Edelstähle haben spezifizierte Mindest- und Höchstanteile von Cr, Mo und N. Ihr PREN-Wert hängt daher von ihrer Zusammensetzung ab. Ein Beispiel: Mindest- und Höchstanteil von Cr, Mo und N für verschiedene nickelhaltige Edelstähle gemäß ASTM A240 werden mit ihrem berechneten Mindest- und Höchst-PREN angezeigt.

Es muss betont werden, dass der PREN-Wert zwar oft zum Vergleich verschiedener Legierungen herangezogen wird, er aber ausschließlich auf der Zusammensetzung basiert. Andere Faktoren, die Lochfraß beeinflussen, werden nicht berücksichtigt. Zu diesen Faktoren zählen Ungleichartigkeit oder Trennung der Mikrostruktur, Oberflächenrauheit oder Anzahl der Einschlüsse.

Praktische Erfahrungen im Einsatz haben ergeben, dass Edelstahl mit einem PREN ≥ 40 als gegenüber Meerwasser beständig erachtet wird. Der PREN-Wert kann also als Hilfsmittel zur Qualitätssicherung verwendet werden, um sicherzustellen, dass das tatsächliche Material mit einem PREN-Wert von über 40 hergestellt wird. Laut ASTM A240 ist für nickelhaltigen Superduplex-Edelstahl des Typs 2507 sogar ein Mindest-PRENWert von 41 vorgegeben.

Eine detailliertere Besprechung des PREN-Wertes finden Sie in unserer Publikation Guidelines for the use of stainless steel and nickel-containing alloys in water (11003, Richtlinien zur Anwendung von Edelstahl und nickelhaltigen Legierungen in Wasser).

%Cr

%Mo

%N

%Ni

PREN (min. – max.)

Typ 304L:

17,5–19,5

–

–

8,0–12,0

17,5–19,5

Typ 316L:

16,0–18,0

2,00–3,00

–

10,0–14,0

22,6–27,9

Typ 2205

22,0–23,0

3,0–3,5

0,14–0,20

4,5–6,5

34,1–37,8

Typ 2507

24,0–26,0

3,0–5,0

0,24–0,32

6,0–8,0

37,3–47,6

S31254

19,5–20,5

6,0–6,5

0,18–0,25

17,5–18,5

42,2–46,0

Neue Publikationen Aktualisierte INCO-Publikationen

How to determine GHG emissions

22 wichtige technische Publikationen, die

Das Nickel Institute hat einen Leitfaden

ursprünglich von INCO erstellt wurden

für Nickelhersteller veröffentlicht, um

und vom Nickel Institute gepflegt werden,

diesen bei der Berechnung ihrer Treib-

wurden aktualisiert und neu veröffentlicht.

hausgas-Emissionen zu helfen. Dieser

Die digitale Qualität der Leitfäden wurde

Leitfaden berücksichtigt die Komplexität

verbessert und alle Publikationen können

der Nickelproduktion und stellt wissen-

jetzt durchsucht werden. Die Originalveröf-

schaftlich belastbare und zuverlässige

fentlichungen wurden von Fachleuten auf

Daten bereit, die branchenweite Verglei-

ihrem jeweiligen Gebiet verfasst, und die darin enthaltenen Informationen sind auch jetzt noch relevant. Diese qualitativ hochwertigen technischen Informationen vermitteln Vertretern der Branche das nötige Selbstbewusstsein, um mit nickelhaltigen Materialien zu arbeiten und deren Vorteile in einer Vielzahl verschiedener Anwendungen zu nutzen. Diese Angaben sind wertvoll für Materialspezifikateure, Schweißer, Hersteller und

che ermöglichen. In diesem Leitfaden werden die Prinzipien, Anforderungen und Methoden der Quantifizierung und Kommunikation von Treibhausgas-Emissionen aus verfeinerten Nickelmetall-Produktionsprozessen und die damit verbundene CO2-Bilanz der Produkte und Vorläufer von Anfang bis Ende spezifiziert, z. B. Nickelerze aus dem Bergbau, Nickelkonzentrate aus der Nickelveredelung und Erzvorbereitung sowie Nickelzwischenprodukte von der ersten Extrak-

Ingenieure.

tion sowohl aus der lateritischen als auch

Wallpaper lining with nickel-chromi-

der sulphidischen Nickelmetallproduk-

um-molybdenum alloys (11020) ist die

tion. Durch die Anwendung dieses

neu aktualisierte zweite Auflage dieser

Leitfadens können Nickelhersteller sowie

informativen Publikation für Entwickler

deren Kunden und andere Interessierte

von Gasentschwefelungsanlagen in der

die Auswirkungen der Nickelmetallpro-

Energiewirtschaft und anderen chemi-

duktion der Klasse 1 auf den Klimawan-

schen Prozessausrüstungen. In dieser

del berechnen.

Veröffentlichung werden Designaspekte

Alle Publikationen können auf der

und -planung, Schweißvorbereitung,

Website des Nickel Institute kostenlos

Schweißverfahren und die Reinigung

heruntergeladen werden.

nach dem Schweißen besprochen.

www.nickelinstitute.org

UNS-DETAILS UNS

Chemische Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) der Legierungen und Edelstahltypen in dieser Ausgabe von Nickel.

Al

Z

C

Co

Cr

Cu

Fe

Mn

Mo

N

Nb

Ni

P

S

Si

Ti

W

Sonstiges

N06230 S. 9

0,20 0,50

0,015 max.

0,05 0,15

5,0 max.

20,0 24,0

-

3,0 max.

0,30 1,00

1,0 3,0

-

-

Rest

0,03 max.

0,015 max.

0,25 0,75

-

13,0 15,0

-

N06625 S. 9

0,40 max.

-

0,10 max.

-

20,0 23,0

-

5,0 max.

0,50 max.

8,010,0

-

3,15 4,15

Rest

0,015 max.

0,015 max.

0,50 max.

0,040 max.

-

-

N08811 S. 9

0,15 0,60

-

0,060,10

-

19,023,0

0,75 max.

39,5 min.

1,5 max.

-

-

-

30,0 35,0

0,045 max.

0,015 max.

1,0 max.

0,150,60

S31600 S. 2

-

-

0,08 max.

-

16,018,0

-

Rest

2,00 max.

2,003,00

-

-

10,014,0

0,045 max.

0,030 max.

1,00 max.

-

-

-

S39209 S. 16

-

-

0,03 max.

-

21,523,5

-

Rest

0,52,0

2,5 3,5

0,08 0,20

-

7,09,0

0,03 max.

0,03 max.

0,90 max.

-

-

-

S44660 S. 13

-

-

0,030 max.

-

25,028,0

-

Rest

1,00 max

3,004,00

0,040 max.

-

1,003,50

0,040 max.

0,030 max.

1,00 max

-

-

Nb+Ti

Al+Ti 0,851,20

NICKEL, JHRG. 37, Nr. 2, 2022 | 15

OREGON DRAGON BENCH JORIS LAARMAN

MX3D, Schöpfer der weltweit ersten Metallbrücke, die im 3D-Druckverfahren hergestellt und in Amsterdam installiert wurde, hat sein neuestes Bauprojekt enthüllt: eine 3D-Druck-Metallbank, welche die Grenzen der Innovation neu definiert. Die als Oregon Dragon Bench bezeichnete Skulptur wurde vor dem LeBron James Building in Beaverton im US-Bundesstaat Oregon, dem Innovationszentrum am Welthauptsitz von Nike, installiert.

Mit dem innovativen 3D-Druckroboter von MX3D konnte Designer Joris Laarman komplexe, miteinander verbundene Formen schaffen, sodass sein Kunstwerk eine Art Schleife bildet. Die Edelstahlbank misst 10 m x 3 m x 2,5 m.

16 NICKEL, | NICKEL,JHRG. JHRG.37,37,Nr.Nr.2,2,2022 2022

Das Werk wurde in Duplex-Edelstahl, Typ 2209 (UNS S39209), einem nickelhaltigen Edelstahl für den 3D-Metalldruck, hergestellt. Der niederländische Designer Joris Laarman integrierte einen strukturellen Gradienten, der Stabilität schafft und gleichzeitig das Gesamtgewicht der Bank optimiert. Anhand einer topologischen Optimierung bestimmte er, welche Punkte das größte Gewicht tragen müssen, und er platzierte das Material dann nur dort, wo es absolut notwendig war.

Für die Herstellung der beeindruckenden Dragon Bench entwickelte Laarman seinen eigenen 3D-Druckroboter (den

MX3D), der geschmolzene Metalllinien durch die Luft zieht, um eine Form entstehen zu lassen. Der speziell angepasste Roboterarm schmilzt und schweißt das Metall (bei dem es sich um Edelstahl, Aluminium, Kupfer oder Bronze handeln kann) unabhängig von der Ausrichtung und ohne dass Stützstrukturen nötig wären. Das MX3D-Roboterdruckverfahren ermöglicht flexiblere Formen und Texturen und verwendet weniger Material.

Die Oregon Dragon Bench ist ein Musterbeispiel für Laarmans ständige Herstellungsexperimente durch Innovationen im 3D-Druck.