Thermisches Spritzen mit Suspensionen

Suspension-HVOF-Spritzprozess mit druckgesteuerter Laborsuspensionsfördereinheit / Bildquelle: Fraunhofer IWS Dresden

Geringere Oberflächenrauheit und höhere Homogenität der Mikrostruktur – diese Merkmale unterscheiden suspensionsgespritzte Schichten von klassisch mit Pulver gespritzten Schichten. An Stelle von Beschichtungspulvern mit Partikelgrößen von 5 bis 50 µm kommen beim Spritzen mit Suspensionen feindisperse Submikro- und Nanopulver zur Anwendung. Hardwarekomponenten für das Suspensionsspritzen standen bisher nur im Labormaßstab zur Verfügung. Im Rahmen der Hannover Messe Industrie präsentiert das Fraunhofer IWS Dresden erstmals systemtechnische Komponenten, die für die Umrüstung industrieller Spritzanlagen auf das Suspensionsspritzen erforderlich sind.

Für das Spritzen mit Suspensionen werden hardwareseitig ein Suspensionsförderer und ein geeigneter Suspensionsinjektor benötigt. Mit einer speziellen Suspensionsfördereinheit lassen sich konstante Förderraten und eine hohe Prozessstabilität gewährleisten. Mit Förderraten von 5 bis 100 ml/min sind Auftragswirkungsraten bis 70 % erreichbar.

Neben dem Suspensionsförderer wurden im Fraunhofer IWS Dresden Injektoren für das Plasma- sowie HVOF-Spritzen entwickelt. Damit wurde das Suspensionsspritzverfahren an die im IWS verfügbaren Plasmaspritzanlagen wie F6 und Delta sowie an eine TopGun HVOF-Anlage angepasst und ausgiebig erprobt. In Verbindung mit weiteren modifizierten Hardwarekomponenten können nun komplette Umrüstsätze für das Suspensionsspritzen angeboten werden. Dadurch lässt sich die Technologie mit wenig Aufwand in bestehende Spritzanlagen integrieren.

Im Hinblick auf eine hohe Qualität, Prozesssicherheit und Stabilität – den für die in-dustrielle Anwendung entscheidenden Kriterien – sind Homogenität, Viskosität und Langzeitstabilität der Suspensionen von besonderer Bedeutung. Suspensionen mit einem Feststoffanteil von 5 bis 70 Masse-Prozent werden durch die Dispersion feindisperser Pulver in Dispersionsmitteln hergestellt. Indem vorzugsweise Wasser als Dispersionsmittel zur Anwendung kommt, wird sichergestellt, dass die Anlagentechnik nicht korrodiert und keine zusätzlichen Anforderungen an den Arbeits- und Umweltschutz gestellt werden.

Das Fraunhofer IWS bietet eine umfangreiche Palette von Dienstleistungen für das Spritzen mit Suspensionen an. Dazu gehören: Entwicklung von Hardwarekomponenten und Umrüstsets zum Spritzen mit Suspensionen, Testen von Suspensionen im Kundenauftrag sowie Entwicklung von maßgeschneiderten Suspensionen, Entwicklung und Charakterisierung von Beschichtungslösungen vom Werkstoff bis zum beschichteten Bauteil, Unterstützung des Anwenders bei der Technologieeinführung und Systemintegration

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