Blitzeblank und messerscharf

Dieser Text ist der Print-Ausgabe 09/2009 von Technologie Review entnommen. Das Heft kann, genauso wie die aktuelle Ausgabe, hier online portokostenfrei bestellt werden.

Selbst Alltagsgegenstände wie Bestecke lassen sich dank neuer Materialien und Fertigungsprozesse immer noch verbessern. Dabei hilft oft Kollege Zufall.

Percy Spencer entwickelte die Mikrowelle angeblich, nachdem ihm bei der Arbeit an einem Mikrowellen ausstrahlenden Radargerät Schokolade in der Hosentasche geschmolzen war. Georges de Mestral kam durch Kletten im Fell seiner Hunde auf die Idee zum Klettverschluss: Erfindungen sind oft Produkte des Zufalls, manchmal sogar von Misserfolgen.

Bestes Beispiel dafür ist die jüngste Innovation der Württembergischen Metallwarenfabrik, besser bekannt unter dem Kürzel WMF. Das schwäbische Traditionsunternehmen suchte nach einer Möglichkeit, Messerklingen herzustellen, die immer scharf bleiben. Es lud dazu verschiedene Firmen ein, ihre Verfahren zur Messerhärtung vorzustellen. Doch der erhoffte Erfolg blieb aus – entweder wurden die Messer dennoch stumpf, die Technik erwies sich als unpraktikabel oder war schlicht nicht bezahlbar. "Unser Innovationsteam kam dabei aber auf die Idee, eines dieser Verfahren für einen anderen Zweck auszuprobieren, nämlich Besteck kratzfest zu machen", erzählt Thomas Dix von WMF. Das Verfahren, bei dem Stickstoff in Edelstahloberflächen eindringt und sie dabei härtet, stammt ursprünglich aus dem Maschinenbau. Schnell zeigte sich, dass diese Methode auch bei Besteck wunderbar funktionierte.

Rund zwei Jahre lang optimierte WMF die Technik, tüftelte an Besteckhalterungen für die Vakuumöfen, in denen die Stickstoffbehandlung durchgeführt wird, suchte nach der optimalen Eindringtiefe des Stickstoffs und testete, wann man die Teile aus dem Vakuumofen am besten kalt abschreckt. Die neue Oberfläche, inzwischen für die Anwendung bei Bestecken unter dem Namen "Cromargan protect" patentgeschützt, ist laut WMF 150-mal kratzbeständiger als normales Edelstahlbesteck. Im Februar kam das Produkt auf den Markt. Für die Firma aus Geislingen entstand so aus einem Fehlschlag eine sehr erfolgreiche Innovation – "für das Unternehmen die wichtigste seit 80 Jahren", betont Thomas Dix.

Fortschritt ist schwer planbar, und besonders im Bereich der Hausgeräte gilt: Die meisten Artikel sind durch den alltäglichen Gebrauch über Jahrzehnte, wenn nicht gar Jahrhunderte so ausgereift, dass eine Verbesserung kaum möglich erscheint. Wenn dann doch einmal das Rad sprichwörtlich neu erfunden wird, hängt das nicht selten mit neuen oder verbesserten Materialien zusammen. Sie gab es vorher entweder gar nicht, oder sie konnten nicht verarbeitet werden, weil es an der Fertigungstechnik mangelte. Und oft kommen die innovativen Stoffe oder Technologien wie beim Beispiel des kratzfesten Bestecks aus ganz anderen Branchen. Fachübergreifende Zusammenarbeit soll dieser Entwicklung Rechnung tragen. Das hauseigene Innovationsteam von WMF besteht aus Mitarbeitern verschiedener Abteilungen: Neben Produktionsentwicklern sind auch Techniker oder Marketingspezialisten dabei. Sie suchen nach grundsätzlichen Inno- vationsmöglichkeiten, und zwar bewusst ohne konkrete Zielsetzung. "Es kann sinnvoll sein, über den Tellerrand zu blicken, auch wenn eine Idee utopisch erscheint", erklärt Thomas Dix.

Wer etwa denkt bei der Herstellung von Käsereiben an Techniken aus der Halbleiterindustrie? Doch genau darauf stießen Mitarbeiter der Küchengeräte-Firma Lurch auf einer Messe in China, wo sie nach einem Klingenhersteller suchten. Ein kleines chinesisches Unternehmen hatte das photochemische Ätzverfahren zur Produktion von Computerchips weiterentwickelt, um damit extrem scharfe Klingen aus Metallblechen zu erzeugen. Lurch verwendet die Technik jetzt für ihre sogenannten RazorTech-Reiben, die um ein Vielfaches schärfer sind als normale, aus Blech gestanzte Käse- und Gemüsereiben. "Beim Stanzen behält die Blechkante ihre Materialstärke, während beim Photo-Etching eine sich verjüngende und dadurch sehr scharfe Klinge entsteht, die Käse und Gemüse schneidet statt zerbröselt", erklärt Tino Töppler von der Produktentwicklung bei Lurch.

Eine klare Verbesserung strebten auch die Produktentwickler von Bosch und Siemens Hausgeräte (BSH) bei ihren Staubsaugern an. Das Problem: Die Luft, die das Gerät im Betrieb abgibt, riecht oft alles andere als frisch. Die BSH-Ingenieure machten es sich zunutze, dass die stinkenden Verbindungen aus Hausstaub, Speiseresten oder Tierhaaren in etwa die gleiche Molekülgröße und ähnliche chemische Eigenschaften besitzen. Ein sogenannter Bionic-Filter, der auf den Motorschutzfilter aufgesetzt wird, enthält Clathrate – Käfigmoleküle. Sie binden in Hohlräumen die übel riechenden Stoffe aus dem Staubbeutel. Ebenfalls im Filter verarbeitet ist ein Gemisch aus speziellen reaktionsfreudigen Kohlenwasserstoff-Verbindungen, das den Abbau der Geruchsmoleküle in der Raumluft beschleunigt. Wenn man den Filter etwa einmal pro Jahr wechselt, arbeitet das System nach Angaben von BSH doppelt so effektiv wie herkömmliche Aktivkohlefilter.

Eine verbesserte Funktionalität ist aber keineswegs immer ein Garant für ein erfolgreiches Produkt, wie Michael Zins vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Dresden bestätigen kann: Bereits seit zehn Jahren gibt es Keramik-Kochplatten aus Siliziumnitrid, auf die mittels Siebdruck eine Heizung aufgebracht wird. "Diese Platten sprechen im Vergleich zu elektrischen Ceranfeldern extrem schnell an, verbrauchen sehr wenig Energie und erlauben, die Kochtemperatur auf ein Grad genau zu halten", erklärt Zins. Trotzdem etablierte sich die neue Technik nie. Der Grund: Die Platten sind über die Herdoberfläche erhabene Flächen, ähnlich wie bei alten Elektroherden. "Die Kunden haben sich an durchgehende Kochfelder gewöhnt und entscheiden sich im Zweifelsfall eher für einen Induktionsherd", so Zins. Auch der arbeitet – mittels eines magnetischen Wechselfelds – schnell und energieeffizient und besitzt zudem eine glatte Oberfläche. Die ist den Kunden offenbar wichtiger als die Temperaturstabilität oder die noch größere Energieersparnis, die Keramikplatten im Vergleich zu den Induktionsfeldern liefern könnten.

Dafür hat sich der Werkstoff Keramik an anderer Stelle in der Küche durchgesetzt. Beispielsweise – unsichtbar für den Verbraucher – in Mahlwerken von Kaffeemaschinen und zum Anpiksen der beliebten Aluminium-Kaffeepads in Kaffeeautomaten. Keramik reagiert nicht mit dem Kaffee, ist geschmacksneutral und verschleißt nicht – was schon den guten alten Keramik-Kaffeefilter ausgezeichnet hat. Mittlerweile werde an den Universitäten gelehrt, wie mit Keramik konstruiert werden müsse, erklärt der Projektleiter am Fraunhofer-IKTS, sodass die Absolventen heute ein viel besseres Grundlagenwissen über das Material haben als noch vor einigen Jahren. Keramik besitzt beispielsweise eine andere thermische Ausdehnung als Stahl, was beim Einspannen in Werkzeuge oder bei Klebungen berücksichtigt werden muss.

Gut möglich also, dass uns künftig zu Hause noch mehr Gegenstände oder Bauteile aus diesem Werkstoff begegnen. Oder eine andere Substanz wird Keramik ersetzen. Neue Materialien oder Techniken besitzen auch heute noch das Potenzial, Alltagsgegenstände zu verbessern, die wir schon längst für perfekt hielten. (bsc)