Tribologische Beschichtung Neues Verfahren benötigt weniger Energie beim Beschichten

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Konventionelle Beschichtungsverfahren sind von einem hohen Materialverlust und energieaufwendigen Ofenprozess gekennzeichnet. Ein industrielles Partnernetzwerk hat nun ein effizientes Verfahren für tribologische Beschichtungen entwickelt, das den Energieverbrauch um bis zu 90 Prozent senkt und neben einem verminderten Materialeinsatz auf chemische Reinigungsmittel und Strahlmedien verzichtet.

Die Innovation des neuen Verfahrens besteht in der signifikanten Verbesserung der Energieeffizienz, da lediglich das Beschichtungsmaterial und eine dünne Randschicht des Bauteils mittels Laserstrahlung erwärmt werden müssen.
Die Innovation des neuen Verfahrens besteht in der signifikanten Verbesserung der Energieeffizienz, da lediglich das Beschichtungsmaterial und eine dünne Randschicht des Bauteils mittels Laserstrahlung erwärmt werden müssen.
(Bild: Fraunhofer ILT)

Das neue Verfahren resultiert aus der Zusammenarbeit der Unternehmen Bechem, Clean Laser, Evonik und Fraunhofer ILT beim Forschungsprojekt „ENLAPRO“. In dem von Evonik konsortial geführten Projekt wurde ein energieeffizientes, laserbasiertes Produktionsverfahren für PEEK-basierte (Polyetheretherketon) tribologische Beschichtungen ausgearbeitet. Damit sollen in Zukunft metallische Komponenten beschichtet werden können, die hohen mechanischen Belastungen sowie Reib- und Verschleißbeanspruchungen ausgesetzt sind - etwa Kolben oder Lagerschalen in Verbrennungsmotoren oder Metallbauteile in Klimakompressoren.

Um bis zu 90 Prozent reduzierter Energieverbrauch möglich

Wie Evonik mitteilt, besteht die Innovation in der signifikanten Verbesserung der Energieeffizienz, da lediglich das Beschichtungsmaterial und eine dünne Randschicht des Bauteils mittels Laserstrahlung erwärmt werden müssen. Erste Berechnungen zufolge, soll sich der Energieverbrauch gegenüber Ofenprozessen um bis zu 90 Prozent reduzieren lassen - je nach Größe des Bauteils und der Beschichtungsfläche. Mit dem neuen Beschichtungsverfahren könne außerdem der Materialverlust bei der Schichtapplikation reduziert sowie auf chemische Reinigungsmittel und Strahlmedien dank einer Laservorbehandlung verzichtet werden.

Neue Hochleistungs-Pulvermaterialen bilden die Grundlage

Grundlage des Projektes war die Entwicklung neuer Hochleistungs-Pulvermaterialen auf Basis von Vestakeep PEEK durch Evonik. Bechem stellte daraus eine wasserbasierte PEEK-Dispersion für Tauch-, Druck- und Sprühverfahren (exkl. elektrostatischem Sprühen) her. Sowohl mit dem Pulver als auch mit der Dispersion können über das neue laserbasierte Schmelzverfahren haftfeste PEEK-Schichten auf Aluminium und Stahl hergestellt und charakterisiert werden. Dafür setzte das Fraunhofer ILT einen aufgebauten Prozesskopf samt Prozessregelung um und führte umfangreiche Wärmeleitungs-Simulationen zur Generierung von Prozessverständnis parallel durch. Clean Laser ermittelte geeignete Parameter für die Laservorbehandlung von Stahl und Aluminium, um die Haftfestigkeit zwischen PEEK-Schicht und Bauteil zu erhöhen und somit die notwendige Vorwärmtemperatur zu senken.

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