Werkstoff Fünf Neuheiten aus dem Bereich der Werkstoffe

Von Juliana Pfeiffer

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Eine vollaustenitische Nickel-Eisen-Chrom-Legierung für Rohre, über einen Maskierungs-Prozess, der Durchlaufzeiten und senkt Kosten verkürzt, bis hin zu Keramikbeschichtungen, die erstmals Nickel-Phosphor-freie Friction Shims ermöglichen – die Neuheiten im Bereich der Werkstoffe.

Die nicht kennzeichnungspflichtigen Produkte sind eine Alternative zu hochtemperaturfesten Polymeren wie PTFE und PEEK.
Die nicht kennzeichnungspflichtigen Produkte sind eine Alternative zu hochtemperaturfesten Polymeren wie PTFE und PEEK.
(Bild: Wacker)

Das Schoeller Werk hat mit Alloy 825 CTP/2.4861 einen neuen VDM Werkstoff für Rohre im Sortiment. Dabei handelt es sich um eine vollaustenitische Nickel-Eisen-Chrom-Legierung mit Zusätzen von Molybdän und Kupfer.

WIG-Schweißnaht (nachgezogenes Rohr) VDM Alloy 825 CTP_2.4861
WIG-Schweißnaht (nachgezogenes Rohr) VDM Alloy 825 CTP_2.4861
(Bild: Schoeller Werk)

Der Werkstoff VDM Alloy 825 CTP ist eine Weiterentwicklung der Legierung VDM Alloy 825, die seit vielen Jahren im Offshore-Bereich als Standardvariante eingesetzt wird. Die Abkürzung CTP steht für Corrosion – Temperature – Pressure und kennzeichnet Werkstoffgüter, die speziell auf die Anforderungen der Öl- und Gasindustrie ausgerichtet sind. Rohre aus diesem Werkstoff bieten eine höhere Korrosionsbeständigkeit und eine bessere Schweißbarkeit: Die höhere Korrosionsbeständigkeit ergibt sich aus einem gesteigerten Molybdängehalt. Dieser wurde für den neuen Werkstoff von mindestens 2,5 auf 4,5 Prozent angehoben. Mit einer begleitenden Erhöhung des Chromgehaltes von mindestens 19,5 auf 21 Prozent konnte die Pitting Resistance Equivalent Number (PRE) maßgeblich von 33 auf 42 gesteigert werden. Dadurch sind die Rohre in Seewasser weniger anfällig gegenüber chloridinduzierter Loch- und Spaltkorrosion.

Maskierungs-Prozess verkürzt Durchlaufzeiten und senkt Kosten

Hochpräsziser Auftrag von Dymax Speedmask auf Triebwerksbauteile bei der MTU Aero Engines.
Hochpräsziser Auftrag von Dymax Speedmask auf Triebwerksbauteile bei der MTU Aero Engines.
(Bild: MTU Aero Engines)

Im Fertigungsprozess von Triebwerksbauteilen ist die Oberflächenbehandlung, etwa thermisches Beschichten wesentlich. Dabei müssen bestimmte Bereiche des zu behandelnden Bauteils millimetergenau temporär maskiert werden, um sie im weiteren Prozessverlauf vor ungewollter Bearbeitung zu schützen. Diese Tätigkeit wurde lange Zeit manuell betrieben, etwa durch das Auftragen und Anbringen von Klebebändern, Silikonringen, Masken oder Metallabdeckungen geleistet wurde und viel Zeit und Sorgfalt erforderte. Bei MTU Aero Engines leisten dies nun programmierbare Roboterarme zusammen mit dem Maskierungsmittel Dymax Speed Mask diese schwierige Aufgabe. Vollautomatisch wird mit verschiedenen Dispensern das gelartige Material hochpräzise oder auch großflächig durch ein Sprühverfahren auf die jeweiligen Stellen am Bauteil aufgetragen. Eine anschließende kurze Belichtung mit UV-Licht der geeigneten Intensität und Wellenlänge sorgt dafür, dass das Material innerhalb von Sekunden aushärtet. Genauso schnell lässt sich diese Maskierung nach dem Durchlaufen der verschiedenen Oberflächenbehandlungen wieder rückstandsfrei entfernen. Das spart nicht nur Herstellungszeit und Produktionskosten, sondern wirkt sich auch positiv auf die Nachhaltigkeit des Prozesses aus, da auch die Fehlerquote auf nahezu Null-Toleranz reduziert werden kann.

Puri Cycle erleichtert das Kunststoffrecycling

BASF führt Puri Cycle-Portfolio mit Katalysatoren und Adsorbentien für das Kunststoffrecycling ein.
BASF führt Puri Cycle-Portfolio mit Katalysatoren und Adsorbentien für das Kunststoffrecycling ein.
(Bild: BASF SE)

BASF führt mit Puri Cycle eine neue Reihe an Hochleistungsprodukten zur Aufreinigung von komplexen Pyrolyseölen aus Kunststoffabfällen ein. Puri Cycle dient zur Reinigung von Pyrolyseölen, die als Sekundärrohstoff beim chemischen Kunststoffrecycling anfallen. Nach der Behandlung können diese wieder am Anfang der Wertschöpfungskette für die Produktion von Kunststoffen eingespeist werden. Die Aufreinigung von Pyrolyseölen, die aus Kunststoffabfällen erzeugt wurden, ist technisch eine Herausforderung im chemischen Kunststoffrecycling. Verunreinigungen wie Halogen-, Stickstoff-, Sauerstoff- und Schwefelverbindungen sowie größere Mengen an reaktiven Bestandteilen wie Diene können die nachgelagerte Nutzung erschweren und zudem die Möglichkeiten zur Weiterverarbeitung dieser Produktströme bei der Herstellung neuer Materialien deutlich einschränken.

Siliconharz für hochtemperaturstabile Formteile

Die nicht kennzeichnungspflichtigen Produkte sind eine Alternative zu hochtemperaturfesten Polymeren wie PTFE und PEEK.
Die nicht kennzeichnungspflichtigen Produkte sind eine Alternative zu hochtemperaturfesten Polymeren wie PTFE und PEEK.
(Bild: Wacker)

Die Industrie steht zunehmend vor der herausfordernden Aufgabe, mechanisch belastbare Kunststoffbauteile herzustellen, die dauerhaft Temperaturen über 200 Grad Celsius widerstehen können. Wacker hat dafür eine neuartige Materiallösung entwickelt: Mit Hilfe der Siliconharz-Bindemittel Silres LR 700 bzw. Powersil Resin 700 und des darauf basierenden Silicon-Formstoffes Powersil Resin 710 lassen sich Formteile pressformen, druckgelieren oder sogar spritzgießen. Das Produkt eignet sich damit für Formteile der Wärmeklasse R, welche Temperaturen von bis zu 220°C dauerhaft standhalten müssen. Die nicht kennzeichnungspflichtigen Siliconharz-Bindemittel sind eine Alternative zu hochtemperaturfesten Polymeren wie PTFE (Polytetrafluorethylen) und PEEK (Polyetheretherketon). Bauteile, die mittels der neuen Produkte hergestellt werden, zeichnen sich durch gute mechanische Belastbarkeit sowie UV-Stabilität aus. Dabei lassen sich die Siliconmaterialien ähnlich leicht verarbeiten wie beispielsweise Polyurethan- oder Epoxidharze, die in der Produktion thermisch geringer beanspruchter Bauteile weit verbreitet sind. Die lösemittelfreien Phenyl-Methyl-Siliconharzbindemittel Silres LR 700 und Powersil Resin 700 sind niedrigviskose, klare Flüssigkeiten. Um aus den Bindemitteln Formteile mit guten mechanischen Eigenschaften herstellen zu können, braucht es geeignete Füllstoffkombinationen. Wacker hat deshalb auch eine erste entsprechend optimierte Formulierung entwickelt: Powersil Resin 710.

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Einsatztemperatur von Friction Shims mit Keramik verdoppeln

Düse während der Aerosol Deposition
Düse während der Aerosol Deposition
(Bild: Heraeus)

Reibkraftverstärkende Unterlegscheiben, sogenannte „Friction Shims“, werden in Anwendungen benötigt, in denen hohe Drehmomente übertragen werden, ohne die Bauteile massiver auslegen zu müssen. Derzeit werden sie mit Nickel-Phosphor beschichtet, in den Diamanten eingelagert sind. Dies erhöht die Reibkraft der Scheiben und erzeugt damit eine festere Verbindung zwischen zwei Bauteilen. Die Größe und Anzahl der Diamanten werden auf die Oberfläche der zu verbindenden Komponenten angepasst. Mit der Beschichtungsmethode Aerosol Deposition von Heraeus können Keramikbeschichtungen wirtschaftlich hergestellt werden. Dies ermöglicht erstmals Nickel-Phosphor-freie Friction Shims für Einsatztemperaturen bis zu 700° C. Die benötigte Rauheit und Festigkeit wird erzielt, in dem die Oberfläche selbst strukturiert und dann mit Keramik beschichtet wird, zum Beispiel Aluminiumoxid. Diese Kombination ermöglicht nach aktuellen Ergebnissen mindestens eine Versechsfachung der Reibkraft im Vergleich zur unbehandelten Oberfläche. Verglichen mit der herkömmlichen Beschichtung kann so der teure Rohstoff Diamant eingespart und gleichzeitig auf gesundheitsschädlichen Nickel-Phosphor verzichtet werden. Die Aerosol Deposition ermöglicht dünne Beschichtungen mit Keramik wie zum Beispiel α-Al2O3 kostengünstig bei Raumtemperatur. Andere Methoden zur Keramikbeschichtung erfordern hohe Temperaturen und eine aufwändige Vorbearbeitung des Substrats. Beides ist für die Aerosol Deposition nicht erforderlich. Zudem zeichnet sie sich durch herausragende Haftung und Dichte aus. Gerade deshalb eignet sie sich ideal für Anwendungen, in denen hochleistungsfähige Beschichtungen benötigt werden.

Friction Shims verschieben Leistungsgrenzen

Friction Shims sind sehr dünne Scheiben oder Folien aus Stahl, deren Oberfläche gehärtet und strukturiert wird, so dass sie sich in die weicheren Gegenflächen eindrückt. Die dadurch erhöhte Festigkeit der Verbindung zwischen zwei Bauteilen ermöglicht das Drehmoment zu erhöhen oder Bauteile bei gleicher Leistung zu verkleinern. Deshalb werden sie in zahlreichen Anwendungen benötigt, in denen es auf leistungsstarke aber immer kompaktere und leichtere Konstruktionen ankommt. Zum Beispiel in der Antriebstechnik, Windkraftanlagen, der Robotik oder in der Automobilindustrie.

Was ist Aerosol Deposition?

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