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Oberflächenbehandlung Beschichtungsverfahren optimiert Haftung in Fahrradgetrieben

Quelle: Fraunhofer IST 2 min Lesedauer

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Forscher von Fraunhofer IST, Tantec A/S und Rohloff AG haben ein Verfahren entwickelt, das die Haftung flüssiger Dichtmittel an Metalloberflächen in Fahrradgetrieben verbessert. Diese Technologie tritt erfolgreich dort in Aktion, wo konventionelle Wellendichtungen aufgrund beengter Einbauräume versagen.

Komponenten für hochpräzise Fahrradgetriebe werden mittels COAD-Prozess im Plasma beschichtet.(Bild: Fraunhofer IST)
Komponenten für hochpräzise Fahrradgetriebe werden mittels COAD-Prozess im Plasma beschichtet.
(Bild: Fraunhofer IST)

Bisher führten weder nasschemische Reinigungsverfahren noch herkömmliche Plasmabehandlungen zu zufriedenstellenden Ergebnissen. Die Herausforderung: Auf der geschliffenen Oberfläche des Lagers haftete der Dichtstoff schlicht nicht optimal – auch nicht nach intensiver Vorbehandlung. Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST hat deshalb den trockenen Plasmaprozess COntrolled ADhesion (kurz COAD) entwickelt. Dabei laufen die einzelnen Schritte der Reinigung und Beschichtung vollautomatisiert nacheinander ab. Im ersten Schritt wird die Oberfläche von Verunreinigungen befreit. Anschließend wird ein sogenannter Präkursor eingebracht, der durch das Plasma aktiviert wird und eine extrem dünne, hochreaktive Schicht auf der Oberfläche erzeugt. Durch ihre hohe Reaktivität verbessert diese Schicht die Adhäsion zwischen Bauteil und Dichtstoff deutlich – ganz ohne Lösungsmittel oder energieintensive Zwischenschritte. Der Beschichtungsprozess läuft seit Juni 2024 auf einer speziell weiterentwickelten Plasmaanlage – der neuen VacuTEC2020+ – am Standort der Rohloff AG in Fuldatal.

Der große Vorteil liegt in der Kombination aus hoher chemischer Reaktivität und Stabilität und der Möglichkeit, den Prozess passgenau auf verschiedenste Anwendungen zuzuschneiden – ohne zusätzliche Reinigungs- oder Trocknungsschritte.

Prof. Dr. Michael Thomas

„COAD ist ein echter Gamechanger für die industrielle Oberflächenfunktionalisierung“, erklärt Prof. Dr. Michael Thomas, Abteilungsleiter Zirkuläre Produkte und Prozesse am Fraunhofer IST. „Der große Vorteil liegt in der Kombination aus hoher chemischer Reaktivität und Stabilität und der Möglichkeit, den Prozess passgenau auf verschiedenste Anwendungen zuzuschneiden – ohne zusätzliche Reinigungs- oder Trocknungsschritte.“

Nachhaltigkeit trifft Effizienz

Der COAD-Prozess ist nicht nur technisch überzeugend, sondern auch ökologisch: Er kommt ohne Lösungsmittel aus, benötigt keine aufwändigen Trocknungsprozesse und verursacht – insbesondere bei Nutzung regenerativer Energien – nur sehr geringe CO2-Emissionen. Zudem lässt er sich flexibel auf verschiedene Materialien, Bauteilgrößen und Stückzahlen anpassen.

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Die neue Anlage in Fuldatal ist nur der Anfang: Gemeinsam mit der Firma Tantec A/S will das Fraunhofer IST die Technologie auf größere Anlagendimensionen übertragen. So läuft am Fraunhofer-Zentrum Circular Economy für Mobilität CCEM in Wolfsburg – einem Zusammenschluss mehrerer Fraunhofer-Institute unter der Leitung des Fraunhofer IST – bereits die Erprobung einer großvolumigen Variante des Verfahrens auf einer VacuTEC 8080+. „Für uns eröffnet die Integration von Beschichtungsprozessen in unsere Anlagentechnik ganz neue Märkte und Möglichkeiten“, sagt Morten Thrane, CEO von Tantec A/S. Ziel des Fraunhofer IST ist es, gemeinsam mit Partnern den COAD-Prozess für größere Bauteile und weitere industrielle Anwendungen – etwa in der Automobil- und Luftfahrindustrie oder in der Medizin- und Pharmatechnik – nutzbar zu machen.

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