Hannover Messe 2014 08.04.2014, 10:19 Uhr

Beschichtung von Oberflächen: Extrem glatt und ohne Poren

Mit nanofeinen Pulvern lässt sich die Qualität von Verschleißschichten drastisch verbessern. Für Industrieanwendungen gibt es jetzt Nachrüstsätze. Auf der Hannover Messe präsentieren Fraunhofer Forscher erstmals systemtechnische Komponenten, die für die Umrüstung industrieller Spritzanlagen auf das Suspensionsspritzen erforderlich sind.

Suspension-HVOF-Spritzprozess mit druckgesteuerter Laborsuspensionsfördereinheit am Fraunhofer IWS.

Suspension-HVOF-Spritzprozess mit druckgesteuerter Laborsuspensionsfördereinheit am Fraunhofer IWS.

Foto: Fraunhofer IWS Dresden

Die Spitze des Hochleistungsbohrers schimmert mattgold, der Rest ist stahltypisch graublau. Die edel aussehende Spitze besteht aus einer hauchdünnen Schicht eines Werkstoffs, der die Standfestigkeit des Werkzeugs um ein Vielfaches verlängert. Aufgetragen wird sie beispielsweise durch thermisches Spritzen. Pulverförmiges Material wird in eine Flamme gespritzt und kurzzeitig verflüssigt. Es knallt mit Wucht auf das Ziel. Dort krallen sich die Partikel fest.

Das äußerst abriebfeste Material ist sehr viel teurer als schlichter Stahl. Deshalb werden Bohrer nicht komplett aus diesem Werkzeug hergestellt. Eine Beschichtung, für die eine winzige Menge des teuren Materials ausreicht, genügt. Diese Art der Oberflächenveredelung ist in der Industrie weit verbreitet. Zahnräder in Getrieben werden so behandelt, Schaufeln von Flugzeugturbinen und zahlreiche andere Komponenten, die stellenweise hart beansprucht werden.

Umrüstest für das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) von Suspensionen: Es besteht aus Steuerbox, Anschlussbox und modifizierter HVOF- Brennkammer mit Suspensionsinjektor.

Umrüstest für das Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF) von Suspensionen: Es besteht aus Steuerbox, Anschlussbox und modifizierter HVOF- Brennkammer mit Suspensionsinjektor.

Quelle: Fraunhofer IWS Dresden

Die verwendeten Pulver sind so fein wie Mehl. Doch das reicht nicht, um absolut porenfreie und extrem glatte Oberflächen herzustellen. Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben jetzt ein Verfahren entwickelt, das die Beschichtungsqualität drastisch verbessert. Statt eines Pulvers schleudern die Wissenschaftler eine Suspension aus nanofeinen Partikeln in die Flamme, also Teilchen, die nur wenige Millionstel Millimeter groß sind.

Industrietauglich: Facharbeiter statt Akademiker können Verfahren nutzen

Bisher funktionierte das nur im Labor. Jetzt ist es den Dresdnern gelungen, das Verfahren industrietauglich zu machen. Zur Bedienung sind keine Akademiker mehr nötig, sondern Facharbeiter. Im Rahmen der Hannover Messe Industrie präsentiert das IWS gerade systemtechnische Komponenten, die für die Umrüstung industrieller Spritzanlagen auf die neue Technik erforderlich sind. Unternehmen, die Oberflächen etwa per Plasma- oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen Hochgeschwindigkeitsflammspritzen Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen beschichten, müssen also keine neuen Anlagen kaufen. Sie können die, die sie bereits betreiben, einfach umrüsten. Die Zusatzkomponenten bestehen aus einer Fördereinheit, die die Suspension aus dem Vorratsbehälter holt, und einer Düse, die den in Wasser fein verteilten Feinststaub zielsicher in die Flamme und damit auf das Werkstück schleudert.

Durch die Düse schießen pro Minute fünf bis 100 Milliliter Suspension. Sie arbeitet so zielgerichtet, dass mindestens 70 Prozent des wertvollen Materials auf dem Werkstück ankommen, das beschichtet werden soll.

Von Wolfgang Kempkens
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