Im Dezember 2013 wurden bei der Nanoval GmbH & Co. KG, Berlin, erste Versuche zur tiegelfreien Verdüsung von Metallen durchgeführt. Noch im selben Monat fällte Nanoval die Entscheidung, zunächst die Erteilung eines deutschen Patents für das tiegelfreie Verdüsen von Metallen zu sphärischen Pulvern mittels Lavaldüse zu beantragen (Priorität 20.12.2013). Inzwischen wurden Nanoval für das tiegelfreie Verdüsen von Metallen ein deutsches und ein europäisches Patent (gültig in Belgien, Deutschland, Frankreich, Italien, Österreich, den Niederlanden, Polen, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechien, der Türkei und dem Vereinigten Königreich) sowie weitere Patente in Brasilien, China, Indien, Kanada, Singapur, Südkorea und den Vereinigten Staaten erteilt.
Gegen die Erteilung des europäischen Patents legte ein namhaftes Unternehmen im Jahr 2020 Einspruch beim Europäischen Patentamt ein. Der Einspruch wurde jedoch vollständig zurückgewiesen und das Patent in vollem Umfang aufrecht erhalten. Diese Entscheidung wurde am 12.09.24 vor der Beschwerdekammer des Europäischen Patentamts in Haar bei München erneut verhandelt und ohne Abstriche bestätigt.
Zum Erstaunen der Einsprechenden folgte die Beschwerdekammer der Ansicht Nanovals, dass die mit dem europäischen Patent geschützte Anlage zum tiegelfreien Verdüsen und das entsprechende Verdüsungsverfahren als neu und erfinderisch im Sinne des europäischen Patentrechts anzusehen sind.
Dies ist ein großer Erfolg für Nanoval, einem Familienbetrieb mit etwa 15 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, der seit über 30 Jahren als Pulvermanufaktur Pulver auf Anfrage legiert, herstellt, klassiert und weltweit vertreibt, aber auch Verdüsungsanlagen zum Herstellen von Metallpulvern entwickelt, baut und in Betrieb nimmt.
Die von Nanoval patentierte Anlage und das entsprechende Verdüsungsverfahren ermöglichen es, refraktäre Metalle, aber auch Edelmetalle oder Standardwerkstoffe tiegelfrei zu verdüsen, was häufig erforderlich ist, um Reaktionen der aggressiven Metallschmelzen mit der Tiegelwand zu verhindern. Manche Metalle, wie Tantal, Wolfram oder Molybdän, schmelzen erst bei Temperaturen, welchen die Keramiken, aus denen die Tiegel bestehen, nicht mehr standhalten können, oder sie reagieren mit den Tiegelwerkstoffen und lösen diese auf bzw. werden selbst so stark verunreinigt, dass sie unbrauchbar werden – etwa Titan aufgrund der Sauerstoffaufnahme.
Nach Kenntnis von Nanoval gibt es weltweit kein Verfahren, das tiegelfrei noch feinere Pulver herstellen kann, also Pulver mit noch kleinerem Partikeldurchmesser. Dies liegt an dem besonders hohen Impulsaustausch zwischen dem Verdüsungsgas und der Metallschmelze, der mit dem Einsatz einer Lavaldüse zum Beschleunigen des
Verdüsungsgases erzielbar ist. So kann das Verdüsungsgas, z. B. Argon oder Stickstoff, seine Energie besonders effizient auf die Schmelze übertragen.
Bei vergleichbaren Partikeldurchmessern ist der Gasverbrauch beim Nanoval-Verfahren daher geringer als bei klassischen Gasverdüsungsverfahren, und somit ist der ökologische Fußabdruck beim Nanoval-Verfahren zur tiegelfreien Verdüsung geringer als bei den klassischen Verfahren. Der Einsatz einer Lavaldüse war für Gasverdüsungen aus einem Tiegel bereits von Prof. Dr.- Ing. Alfred Walz, Emmendingen, in EP0220418 vorgeschlagen worden. WALZ hatte Professuren an der Technischen Hochschule Karlsruhe (heute KIT) sowie an der Technischen Universität Berlin inne. Er hatte bei Schlichting promoviert und war auch ein Schüler von Ludwig Prandtl, dem berühmten Aerodynamiker.
Der Gründer der Firma Nanoval, Dr.-Ing. Lüder Gerking, hatte 1967 bei WALZ auf dem Gebiet der Strömungslehre promoviert und nie den Kontakt zu dem von ihm hochverehrten Doktorvater verloren. 1987 kaufte GERKING seinem Doktorvater das Patent für Gasverdüsungen aus dem Tiegel vollständig ab, da WALZ Investoren für sein Verfahren suchte, und gründete die Firma Nanoval. Er hatte das Potential des Verfahrens erkannt und wollte es vielfältig nutzen.
Eine erste Veröffentlichung über Verdüsungen mittels Lavaldüse aus dem Tiegel ist im Downloadbereich hinterlegt (GERKING, pmi Vol. 25, No. 2, 1993). Die beigefügte Skizze ist die Figur Nr. 2 aus Nanovals Patentschrift EP3083107. Sie zeigt den abzuschmelzenden Metallstab, die konische Spule, die den Stab induktiv erwärmt, sowie die in die Lavaldüse herabfließende Schmelze, die vom immer schneller werdenden Gas zu einem feinen Schmelzefaden ausgezogen und zu feinsten Tröpfchen verdüst wird, die weiter unten zu festen Pulverpartikeln gefrieren.
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