Abgeschlossene Projekte Thermisches Spritzen (Prozesstechnik)

Kontakt

Portraitfoto Heinemann © Urheberrecht: Carl Brunn

Name

Hendrik Heinemann

Oberingenieur und Gruppenleiter TS-P

Telefon

work
+49 241 80 99944

E-Mail

E-Mail
 
 
 
 
 

Entwicklung neuartiger metallischer Zusatzwerkstoffe für Heizelemente mittels Thermischen Spritzens

Kurzbeschreibung:

In diesem Forschungsprojekt werden High-Entropy-Alloys (HEA) für den Einsatz als thermisch gespritzte Heizelemente entwickelt. HEA sind eine neue innovative Werkstoffklasse, welche erst seit ca. 15 Jahren intensiver erforscht werden. Durch das Zulegieren von Elementen mit deutlich kleineren oder deutlich größeren Atomradien sollen das Kristallgitter der Referenzlegierung gezielt verzerrt und so die Werkstoffeigenschaften eingestellt werden. Die schmelz­­metallurgische Werkstoffentwicklung wird sowohl an im Vakuumofen umgeschmolzenen Legierungen als auch an metallischen Folien, die mittels Melt-Spinning hergestellt werden, durchgeführt. Dabei wird die hohe Abkühlgeschwindigkeit der Legierung im Melt-Spinning ausgenutzt, um den Erstarrungsprozess im Thermischen Spritzen nachzubilden.

Förderinstitution: Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG)
Projektnummer: BO 1979/76-1
Laufzeit: 01.10.2020 bis 30.09.2022
 
 

Experimentelle Analyse thermomechanischer Eigenschaften thermisch gespritzter Beschichtungen

Kurzbeschreibung:

Die Steigerung der Präzision von Bauteilen, die in schmelzbehafteten Urformprozessen hergestellt werden, stellt einen zentralen Forschungsbedarf des SFB 1120 dar. Im Allgemeinen kann diese durch eine gezielte Steuerung der Wärmezu- bzw. -abfuhr signifikant gesteigert werden. Mit Hilfe thermisch gespritzter Beschichtungen (TS-Schichten) kann eine gezielte Steuerung der Wärmeflüsse an der Oberfläche eingestellt werden, indem die Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe passiver TS-Schichten gesteigert oder gesenkt wird oder mit Hilfe von Heizschichten aktiv Wärme lokal auf der Werkzeugoberfläche erzeugt wird. In diesem Teilprojekt sollen TS-Heizschichten als Wärmequellen betrachtet werden. Im Gegensatz zu Wärmedämmschichten ist bei solchen Beschichtungen nicht länger lediglich die Porosität der dominante Faktor, vielmehr sind hierbei auch die Elektronen- und Phononenleitung in Festkörpern zu beachten. Poster SFB 1120 – Teilprojekt A12

Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer: SFB 1120 – Teilprojekt A12
Laufzeit: 01.07.2018 bis 30.06.2022
 
 

Entwicklung simulativer Ansätze zur gezielten Auslegung der Eigenschaften
plasmagespritzter Beschichtungen

Kurzbeschreibung:

Das Teilprojekt A10 beschäftigt sich mit der gezielten Auslegung von plasmagesprizten Wärmedämmschichten
mittels numerischer Vorhersage. Beim atmosphärischen Plasmaspritzen beeinflussen nicht nur die
eingestellten Prozessparameter, sondern auch die Störgrößen die Prozesscharakteristika. Damit werden
auch die Vorgänge, die beim Übergang der schichtbildenden Partikeln aus dem Festzustand in die (Teil-)
Schmelze bzw. aus der (Teil-)Schmelze in dem Festzustand auftreten, beeinflusst. Die Korrelationen zwischen den Prozessparametern und Schichteigenschaften wurden in der ersten Phase erfolgreich numerisch und experimentell nachgewiesen. Der Fokus in der zweiten Phase liegt in der Untersuchung der störgrößenabhängigen
Prozessänderungen mittels Modellierung und Simulation. Das Ziel der zweiten Phase ist die Vorhersage der
Schichteigenschaften unter Miteinbeziehung der in realen Prozessen auftretenden Störgrößen. Poster SFB 1120 – Teilprojekt A10

Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer: SFB 1120 – Teilprojekt A10
Laufzeit: 01.07.2018 bis 30.06.2022
 
 

Beeinflussung des Lichtbogenverhaltens im kaskadierten DC-EKEAPG zur Verbesserung der Schichteigenschaften

Kurzbeschreibung:

Der Fokus des Forschungsprojektes liegt auf der Erforschung des Lichtbogenverhaltens in neuartigen kaskadierten Gleichstrom Ein-Kathoden-Ein-Anoden Plasmageneratoren (DC-EKEAPG). Dazu werden numerische Simulationen eines Plasmagenerators erstellt und gemeinsam mit dem Projektpartner, dem Institut für Plasmatechnik und Mathematik der Bundeswehruniversität München, Messungen zur Lokalisierung des Lichtbogenfußpunktes durchgeführt. In einem weiteren Schritt soll dann der Lichtbogen mithilfe von externen Magnetfeldern gezielt manipuliert und der Einfluss auf die Schichteigenschaften untersucht werden. Poster BO 1979/50-1

Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer: BO 1979/50-1
Laufzeit: 01.11.2017 bis 31.07.2021
 
 

Entwicklung einer Methode zur in situ Bestimmung des Auftragswirkungsgrades beim Thermischen Spritzen

Kurzbeschreibung:

Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist, eine neue Methodik zu entwickeln, die die Ermittlung des Auftragswirkungsgrades, als Differenz zwischen den Massenflussmengen der ankommenden und der vom Substrat abprallenden Partikel, ermöglicht. Die Partikelgrößen und -geschwindigkeiten werden durch optische Partikeldiagnostik bestimmt und daraus der Auftragswirkungsgrad verschiedener Prozessparameter ermittelt. Hierdurch wird eine Beschleunigung des Schichtentwicklungsprozesses erreicht. Poster BO 1979/51-1

Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer: BO 1979/51-1
Laufzeit: 01.04.2018 bis 30.06.2021
 
 

Thermisch gespritzte Heizleiterbeschichtungen für die Kunststoffverarbeitung

Kurzbeschreibung:

In diesem Forschungsprojekt soll mittels des Thermischen Spritzens ein Schichtsystem zur variothermen Aufheizung von Spritzgusswerkzeugen entwickelt werden. Dies geschieht in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner, der obz innovation GmbH. Durch das oberflächennahe Aufheizen von Spritzgusswerkzeugen können die Prozesszeit verkürzt und mögliche Fehlstellen vermieden werden. Eine der Herausforderungen ist dabei erforderliche Leistungseinbringung in die Beschichtungen, um die angestrebten Aufheizraten zu erreichen. Ebenso liegt ein Fokus des Projektes darin, die Beständigkeit des Schichtsystems gegenüber den Belastungen im Spritzguss nachzuweisen. Zum Laufzeitende soll ein Demonstrator erstellt werden, welcher die Einsatzfähigkeit des entwickelten Schichtsystems nachweist. Poster ZF4059003SU6

Förderinstitution: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Projektnummer: ZF4059003SU6
Laufzeit: 01.04.2017 bis 31.03.2019
 
 

Ermitteln der Mechanismen zur Entstehung von Emissionen beim Thermischen Spritzen mit dem Fokus auf ultrafeine Partikel und die Gefährdungsbeurteilung einzelner Stäube unter produktionsrelevanten Bedingungen

Kurzbeschreibung:

Die potentielle Gefahr luftgetragener Partikel ist seit längerem bekannt, kann aber, insbesondere beim Thermischen Spritzen (TS), wegen unzureichender Forschungsergebnisse bezüglich der Entstehungsmechanismen, bei der Schichtentwicklung und Prozessauslegung, nicht hinreichend genau eingeschätzt werden. Deshalb ist es von übergeordnetem Interesse bestehende Wissenslücken zu schließen und anhand gesicherter Erkenntnisse über mögliche Gefährdungen weiter aufzuklären. Ein wesentliches Ziel hierbei ist es die Staubentwicklung, insbesondere der ultrafeinen Fraktion, während des Spritzprozesses zu vermindern. Dafür gilt es zunächst zu klären, auf welchen Mechanismen die Entstehung der Emissionen, besonders die Formierung ultrafeiner Partikel, beruht und inwiefern sich diese Entstehung über Variationen der Werkstoffzusammensetzungen, der thermischen Spritzprozesse und Prozessparameter beeinflussen lässt. Zusätzlich findet eine Beurteilung der entstehenden Emissionen in Hinblick auf deren Toxizität statt. Die Emissionen beim Thermischen Spritzen stellen einen wichtigen Forschungsschwerpunkt für die Branche der Oberflächentechnik dar, der in Zusammenarbeit mit dem Institut für Arbeits-, Sozial-, und Umweltmedizin (IASU) untersucht wird. Poster 18.653N

Förderinstitution: Industrielle Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF)
Projektnummer: 18.653N
Laufzeit: 01.08.2016 bis 31.03.2019
 
 

Entwicklung einer Methode zur Qualifizierung der Versiegler für thermisch gespritzte Beschichtungen

Kurzbeschreibung:

Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Qualifizierung von Versieglern für thermisch gespritzte Beschichtungen. Thermisch gespritzte Beschichtungen können eine gewisse Porosität enthalten, z.B. zur Reduktion der Wärmeleitfähigkeit. Mit Hilfe von Versieglern können diese Poren verschlossen werden. Die vorhandenen Methoden zur Qualifizierung neuer Versiegler sind jedoch komplex und kostenintensiv. Daher wird eine neue Methode, basierend auf dem Gasdurchfluss durch die versiegelte Beschichtung, entwickelt. Mit Hilfe dieser Methode können kleine und mittelständische Unternehmen neue Versiegler schneller und kostengünstiger entwickeln und qualifizieren. Poster Zf4059001CK5

Förderinstitution: Zentrales Innovationsmanagement Mittelstand (ZIM)
Projektnummer: Zf4059001CK5
Laufzeit: 01.11.2015 bis 31.10.2017
 
 

Nachhaltiger Korrosionsschutz von OWEA durch versiegelte spritzverzinkte Oberflächen

Kurzbeschreibung:

Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung von thermisch gespritzten Korrosionsschutzschichten auf Zinkbasis für Turmsegmente von Offshore-Windenergieanlagen. Durch die ganzheitliche Betrachtung – von der Werkstoffentwicklung bis zur Nachbehandlung – konnte das Schichtaufbauverhalten und die Korrosionsmechanismen genauer verstanden werden. Dies führte zu einer signifikanten Erhöhung der Standzeit bei gleichzeitiger Reduktion der Kosten für die Schichtapplikation. Poster 0325672C

Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projektnummer: 0325672C
Laufzeit: 01.11.2013 bis 30.04.2017