Thermische Beschichtungssysteme

Arbeitsbereich

Die weltweiten Forderungen nach immer produktiveren und leistungsfähigeren hochkomplexen technischen Systemen führen zu einer stetigen Zunahme der Anforderungen an Materialien und Komponenten. Die Fertigungstechnologie des Thermisches Spritzens weist eine im Bereich der Beschichtungsverfahren unerreichte Flexibilität und Skalierbarkeit auf und ist daher als Schlüsselkomponente zur Erfüllung dieser Erfordernisse von essenzieller Bedeutung.

© Holger Martens

Neben klassischen Anwendungen für Luftfahrt oder Verschleißschutz rückt diese Verfahrensgruppe auch in anderen Bereichen der Industrie wie Schiff- und Stahlbau, On- und Offshore-Windenergie, Fahrzeugbau, Landwirtschaft und nachhaltigen Konzepten zunehmend in den Fokus.

Um die hohen Anforderungen unserer Kunden aus diesen Bereichen erfüllen zu können, verfügt der Fachbereich Thermische Beschichtungssysteme neben hochwertiger Laborausstattung über ein vollständig SPS-integriertes Beschichtungszentrum (Prozesse Lichtbogendrahtspritzen, atmosphärisches Plasmaspritzen, Pulverflammspritzen) zur Herstellung thermisch gespritzter Schichten nach modernsten Qualitätsstandards sowie dazugehöriges integriertes Prozessmonitoring. Die über Jahre aufgebaute Expertise aus Prozessmodifikationen, Schichtanalytik und deren Interaktionen fließen in die maßgeschneiderte Produktion und Entwicklung von komplexen Schichtsystemen ein. Dabei steht die zusammenhängende Betrachtung materialographischer, mechanisch-technologischer sowie verfahrenstechnischer und qualitätssichernder Aspekte des thermischen Spritzens als Gesamtsystem im Mittelpunkt und bildet die Leitlinie der täglichen Arbeit.

Projektübersicht Thermische Beschichtungssysteme

Reduzierung von Methanemissionen durch Beschichtungstechnologie

Entwicklung von Kreislaufprojekten zur Kohlenstoffbindung mit optimierten Kontiki-Kilns durch innovative Beschichtungstechnologie (Kiln Coatings)

Der aufstrebende Biokohle-Sektor ermöglicht es landwirtschaftlichen Betrieben, große Mengen an CO₂ zu binden und verfügt über enormes Potenzial zur Bereitstellung von Carbon Dioxide Removal (CDR)-Zertifikaten. Abfallstoffe sind weithin verfügbare Ausgangsmaterialien für Biokohle.

Durch den Einsatz des thermischen Spritzens können Methanemissionen während des Pyrolyseprozesses von Biokohle reduziert werden. Hierfür werden Schichten entwickelt, die katalytische Eigenschaften besitzen und das Methan in weniger schädliche Gase umwandeln. Diese sind so konzipiert, dass sie kostengünstig auf Schlüsselkomponenten des Pyrolyseprozesses, wie Reaktoren, Öfen und Kammern, aufgebracht werden können.

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Neue Tankkonzepte für Flüssigwasserstoff

Erhöhung der Speicher- und Transporteffizienz für Flüssigwasserstoff in Stahl-Faserverbundtanks durch thermisch gespritzte TBC-Schichten

Es gibt derzeit aufgrund des sich entwickelnden Marktes nur wenig Erfahrung mit dem Transport großer Mengen Flüssigwasserstoff (LH2). Die Tankkonstruktionen beziehen sich auf Standardanwendungen für die Lagerung und den Transport an Land mit vakuumisolierten, doppelwandigen Konstruktionen aus austenitischem Edelstahl, welche eine vergleichsweise hohe Wärmediffusivität und -leitfähigkeit sowie ein erhöhtes Gewicht aufweisen. Dies verringert derzeit die Effizienz aufgrund des gesteigerten Boil-Offs und der ungünstigen gravimetrischen Speicherdichte.
Für die maritime Erzeugung sowie den Transport von LH2 sind somit neue Tankkonzepte notwendig. Hierbei werden innovative technische Ansätze aus der Raumfahrt (Faserwicklungen) sowie für Hochtemperaturanwendungen (Wärmedämmschichten „TBC“) aufgegriffen und zusammengeführt.

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Leistungen

  • Entwicklung, Automatisierung und Optimierung thermischer Beschichtungsprozesse im Haus und bei externen Partnern
  • Beratungsdienstleistungen zur Schichtentwicklung unter Betrachtung technologischer, materialographischer und konstruktiver Anforderungen
  • Analyse und Monitoring von thermischen Spritzprozessen
  • Kleinserienfertigung für Industriekunden als Beschichtungsdienstleistung
  • Entwicklung und Qualifizierung von Spritzzussatzwerkstoffen
  • Materialographische Analysen zu Schichtmorphologie und -gefüge mittels Auflicht- (LM) und Rasterelektronenmikroskopie (REM)
  • Chemische Analysen z.B. energiedispersive Röntgenanalyse (EDX), Funkenemissionsspektrometrie (OES), Trägergasextraktion zur Ermittlung von O-, N-, H- Gehalten
  • Ermittlung mechanisch-technologischer und funktioneller Eigenschaften von Schichten z.B. Härte, E-Modul, Haftzugfestigkeit, elektrische Leitfähigkeit / Widerstand, quasi-statische Prüfungen (Schichtzugfestigkeit) unter Umgebungs- und kryogenen Temperaturen, dynamische Prüfungen
  • Bestimmung von Schichteigenspannungen mittels Bohrlochmethode und ESPI