Kurze Laserpulse für Cold-Spray-Technologie

High-speed Kupfer-Beschichtung auf Aluminium-Werkstücken / Bildquelle: Dycomet

Ultrakurze Laserpulse sollen Werkstoffoberflächen so modifizieren, dass sie Metallpulver besser annehmen. Auf diese Weise lassen sich Leichtbaumaterialien wie Kunststoff oder CFK leichter mit der hocheffizienten Cold-Spray-Technologie beschichten. Das ist das Ziel des EU-Verbundprojekts EMLACS (Efficient Manufacturing of Laser Assisted Cold-Sprayed components), in dem fünf Partner aus Industrie und Forschung die neue Technologie zur Anwendungsreife bringen wollen.

Bei der Cold-Spray-Technologie wird ein Metallpulver mit hoher Geschwindigkeit auf eine Oberfläche geblasen und bleibt dort haften. Die Beschichtung erfolgt durch Ausnutzung der kinetischen Energie der Partikel, die auf ein Substrat treffen. Dadurch lassen sich schnell dicke (>0,5 mm) Schichten erzeugen, die je nach Anwendung weiterbearbeitet werden können. Insbesondere das Niederdruck-Kaltgasspritzen hat sich als ein sehr kostengünstiges und leicht zu handhabendes Spritzverfahren bewährt.

Hauptproblem bei dem Verfahren ist die Haftung der ersten Pulverlage auf dem Werkstück. Die soll jetzt durch eine Laserstrukturierung deutlich verbessert werden. Durch die Verwendung ultrakurzer Laserpulse soll die Oberfläche insbesondere von Leichtbaumaterialien wie CFK und GFK ohne großen Wärmeeintrag so modifiziert werden, dass das Pulver besser haften kann. Die Entwicklung eines entsprechenden Prozesses ist Ziel des EU-Verbundprojekts Efficient Manufacturing of Laser Assisted Cold-Sprayed components EMLACS.

In dem Projekt arbeiten französische, niederländische und deutsche Partner zusammen. Als Experte für Kaltgasspritzen ist Dycomet Europe (NL) dabei, die Laser liefert die Edgewave GmbH (DE), Industrial Laser Systems (FR) ist der Systemintegrator als auch der Koordinator des Gesamtprojekts. Arbeitsgruppen an der Université de Technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM, FR) und dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT (DE) betreiben die Prozessentwicklung.

Klassische Anwendungen der Kaltgasspritztechnologie wie zum Beispiel die Beschichtung von Bratpfannen sind meist auf gut haftende Untergründe beschränkt. Die neue Technologie mit laserstrukturierten Oberflächen würde insbesondere die effiziente Beschichtung von Kunststoffen und Leichtbaumaterialien wie CFK und GFK ermöglichen. Daraus begründet sich ein erhebliches Interesse für die Technologie von Anwendern aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobiltechnik. Aber auch in der Elektronikbranche sind viele Anwendungen möglich: So kann auf ein nichtleitendes Gehäuse mit der Kaltgasspritztechnologie eine Kupferschicht aufgebracht werden, die ohne Lüfter Wärme abführt.

Das EMLACS-Projekt wird seit Juni 2014 im Rahmen des Research for SME- FP7-SME-2013 unter dem Förderkennzeichen 606567-EMLACS von der Exekutivagentur der Kommission für die Forschung (REA) für eine Laufzeit von 24 Monaten gefördert.

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