thermisches SPRITzen

IHR ENTWICKLUNGSPARTNER FÜR FUNKTIONSSCHICHTEN

Seit den 1980er-Jahren ist GfE Vorreiter für thermische Spritzverfahren. Was vor hundert Jahren noch mit handgeführter Spritzpistole aufgetragen wurde, erledigen heute Spritzroboter in computergesteuerten Anlagen. Eine Beherrschung der Thermischen Spritztechnologien und die Erweiterung der Anwendungsgrenzen erfordern wissenschaftlich-technische Methoden sowie erfahrene Entwicklungsingenieure, Techniker und Anlagenfahrer.

Innovativ im team

Unsere Ingenieure und Techniker entwickeln Funktionsbeschichtungen für die Bauteile unserer Kunden und führen diese vom Prototyp bis zur Serienproduktion aus. Dabei werden von Anfang an die erforderlichen Technologien inklusive geeigneter Mess- und Prüfabläufe gemeinsam mit unseren Kunden definiert. Für GfE gilt die Erfolgsformel: Jahrelanges Know-how kombiniert mit technischen Errungenschaften führt zu nachhaltigen Ergebnissen. 

Wir bieten unseren Kunden neben intensiver Beratung, kurzen Lieferzeiten und hervorragender Qualität vor allem eins: auf sie zugeschnittene Lösungen.

Produktmanager, Geschäftsbereich Thermisches Spritzen

Bewährtes Anwenden

GfE verfügt über umfangreiche Anwendungserfahrungen in den thermischen Spritzverfahren sowie in der Vor- und Nachbearbeitung von Kundenteilen, aber ebenso in der Entwicklung spezifischer Fertigungsabläufe der Serienbeschichtung. Die für eine Anwendungsentwicklung erforderlichen Tests, Parameteroptimierungen und Musterbeschichtungen werden auf Produktionsanlagen unter industriellen Bedingungen durchgeführt, was eine schnelle Umsetzung der Entwicklungsergebnisse in die industrielle Fertigung erleichtert.

 Neues entwickeln

Bei neuen Produktideen sind oft grundlegende Technologieentwicklungen mit entsprechenden Versuchen, Tests, Materialuntersuchungen und Werkstoffprüfungen erforderlich. Hier fließen auch die jahrzehntelangen Erfahrungen unseres akkreditierten Labors für Metallographie und Werkstoffprüfung und des Labors für chemische Analytik ein.

Gemeinsam findet unser Team auch bei ganz spezifischen Anfragen eine Lösung.

Bereichsleiter, Geschäftsbereich Thermisches Spritzen

In die Zukunft denken

Innovatives Denken hat für GfE einen hohen Stellenwert – und das in allen Richtungen, in allen Bereichen. Hier geht es z.B. um das Erschließen neuer Anwendungsfelder für das Thermische Spritzen, wie die Elektromobilität. Es geht um neue Formen der Produktionsorganisation und der Gesamttechnologie – höhere Serienstückzahlen führen zwangsläufig zu hohen Automatisierungsgraden mit ganz neuen Anforderungen an die Anlagentechnik. Es geht aber auch zunehmend um ganz neue Eigenschaften von Beschichtungen durch Kombination und Integration in Mehrfachschichtsysteme, durch Präzisionsbearbeitung z.B. mit Lasern und durch neuartige Spritztechnik, die Suspensionen verarbeiten kann.

Mit externen Forschungseinrichtungen wie z.B. der Fraunhofer-Gesellschaft oder Technischen Universitäten pflegen wir regelmäßigen fachlichen Austausch, oft auch über gemeinsame Entwicklungsprojekte.

AKTUELLE SCHICHTENTWICKLUNGEN

Nachfolgend möchten wir Ihnen einen kleinen Einblick in Entwicklungen geben, die in den letzten Jahren zu einer deutlichen Erweiterung der Anwendung von Thermischen Spritzbeschichtungen geführt haben.

Auszug aus „GTS-Strahl“, 01/2022,…
…Ein relativ neues Anwendungsbeispiel für präzise gefertigte Hochleistungsschichten ist ein thermisch gespritztes Multi-Layer-System wie i-CER+. Die so entstehenden thermisch gespritzten Flächenheizungen können sowohl auf planaren als auch auf zylindrischen Bauteiloberflächen appliziert werden. Das Aufheiz- und Abkühlverhalten ist aufgrund der geringen thermischen Massen und des kompakten Aufbaus ohne isolierende Spalten sehr dynamisch. Bei hohen Versorgungsspannungen erreichen Sie in Bruchteilen von Sekunden Temperaturen von mehreren Hundert °C. Die thermozyklische Beanspruchung der Heizleiterschicht kann im Betrieb sehr hoch sein. Deshalb werden besonders hohe Anforderungen an die Qualität der Schichtaufbringung gestellt…
 

Auszug aus „GTS-Strahl“, 01/2022,…
…Mit f-CER® hat GfE eine Kombination aus Beschichtungswerkstoff (keramischen Komponenten) und Beschichtungsprozess (mittels APS) etabliert, welche den Reibbeiwert bei kraftschlüssigen Stahl-Stahl-Paarungen deutlich erhöht und selbst bei mehrfacher Montage/Demontage und Überlastung der Kupplung stabil bleibt. Während eine Stahl-Stahl-Paarung üblicherweise mit einem Haftreibungskoeffizienten von µ = 0,12 ausgelegt wird, erreichen Systeme mit f-CER® Werte zwischen µ = 0,5 und 0,9 und das auch unter geölten Bedingungen. Dadurch können Bauraum- und Masseeinsparungen erreicht werden. Neben der hohen Beanspruchung der Schicht bestehen auch enge Anforderungen bzgl. Schichtdicken-, Schichtform- und Schichtlagetoleranzen. Mit f-CER® lassen sich Schichtdickentoleranzen von +/- 10 µm dauerhaft fertigen….

 

Die technologischen Besonderheiten des thermischen Spritzens beim Auftragen von relativ großen Partikeln auf Bauteiloberflächen führen zu der bekannten spezifischen Mikrostruktur der Spritzschicht mit einer gewissen Restporosität und Rissigkeit. Was auf den ersten Blick durchs Mikroskop als „Makel“ empfunden werden könnte, ist bei vielen Anwendungen ein Vorzug und wird gezielt genutzt. Zum Beispiel bei Wärmedämmschichten im Turbinenbereich, dort macht die gezielt eingebrachte Mikrostruktur mit einem hohen Porenanteil die Funktion erst möglich. Dadurch wird die Wärmedämmung des Schichtmaterials, z.B. aus Zirkonoxid, deutlich verbessert und eine feste Schichthaftung auf dem metallischen Grundmaterial auch bei Betriebstemperaturen bis weit über 1.000 °C ermöglicht.
Mit p-MET und p-CER hat die GfE Fremat ein Schichtsystem für Maschinen- und Anlagenkomponenten entwickelt, das neben den bekannten Funktionalitäten auch definierte, flächig-gleichmäßige und feinverteilte Gasströmungen ermöglicht. Diese können in beide Richtungen genutzt werden – entweder zum Erzeugen eines Unterdrucks zum Halten von losen Gegenständen auf Flächen oder flexiblem Bahnmaterial auf Walzen oder auch zum Erzeugen von Gaspolstern unter diesen Materialien. Es sind unterschiedlich geformte Grundkörper mit p-MET und p-CER beschichtbar. Das können Teile mit planaren Oberflächen aber auch zylindrische, ballige oder konische Wellen sein. Je nach weiteren Anforderungen sind metallische Legierungen, wie z.B. Edelstahl, oder oxidkeramische Zusammensetzung, wie z.B. Zirkonoxid einsetzbar.

 

Seit der industriellen Verfügbarkeit von Kaltgasspritzanlagen in Europa vor fast 20 Jahren spielen Kupferbeschichtungen von Aluminium-Grundkörpern eine zunehmende Rolle. Kaltgasgespritzte Kupferschichten sind aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit, der guten Lötbarkeit, ihrer guten Haftung auf Aluminium, der einfachen Aufbringbarkeit präziser selektiver Beschichtungen und weiterer Vorteile das optimale Bindeglied zwischen Leistungselektronik und den jeweiligen Grundkörpern (Kühlkörper, Baseplates, Gehäuse,…).
c-MET-Beschichtungen von GfE haben sich bereits über viele Jahre in Hybrid- und Elektrofahrzeugen bewährt. GfE Ingenieure und Techniker begleiten dabei bereits die Serienentwicklungen von Automobil-Zulieferern vom Design über die Musterphasen bis hin zur Serienfertigung. Neben der Serienfähigkeit des Kaltgasspritzens von c-MET wurden auch periphere Prozesse wie Eingangskontrollen, Reinigungen, Qualitätsprüfungen, Verpacken entsprechend der Kundenvorgaben entwickelt und optimiert. 

GfE Fremat arbeitet aktuell an der Optimierung der Beschichtung von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen, vor allem für EMV- und strukturellen Anwendungen. So werden zum Beispiel derzeit gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung im Verbundprojekt CHIMERA für die Beschichtung von Leichtbauwerkstoffen ganz neue technologische Wege beschritten und entwickelt. In der industriellen Praxis werden zwar schon thermische Spritzbeschichtungen von Kunststoffen, Faserverbundkunststoffen und weiteren Leichtbauwerkstoffen angewendet, bislang stehen jedoch einer großtechnischen Anwendung unter anderem nicht ausreichende Wechselbeanspruchbarkeit der Schichten bzw. zu geringe Sicherheiten im Weg. Durch gezielte Oberflächenstrukturierungen vor dem Beschichtungsprozess, Parameteroptimierungen der Beschichtungsprozesse selbst und weitere Schritte soll die weitere Funktionalisierung von Leichtbauwerkstoffen vorangetrieben werden. Weitere Informationen hierzu finden Sie auf der Projektseite: Funktionalisierung von laserstrukturierten Faser-Kunststoff-Verbunden durch Thermisches Spritzen (CHIMERA) - Fraunhofer IWS

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