Abgeschlossene Projekte Thermisches Spritzen (Schutzschichten)

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Portraitfoto Burbaum © Urheberrecht: Carl Brunn

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Elisa Burbaum

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EBC4CMC - Entwicklung neuer, kriechbeständiger Haftschichten für „Environmental Barrier Coatings“

Kurzbeschreibung:

Keramische Faserverbundwerkstoffe (CMC, Ceramic Matrix Composites) werden in modernen Strahltriebwerken eingesetzt, um höhere Temperaturen und somit eine Effizienzsteigerung zu realisieren. Insbesondere die vielbeachteten Komponenten aus SiC-Verbundwerkstoffen werden vor der wasserdampf-induzierten Korrosion bei hohen Temperaturen mit einer „Environmental Barrier Coating“ (EBC) geschützt. Die Lebensdauer des EBC-Schichtsystems hängt u.a. von den Eigenschaften der Si-Haftschicht im EBC ab. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuer Si-basierter Haftschichten mit verbesserten Eigenschaften durch Si3N4 bzw. SiC-Verstärkung. Dazu werden neue Spritzzusatzwerkstoffe ausgelegt und entwickelt. Die Beschichtungen werden mittels Plasmaspritzens und HVOF-Spritzens entwickelt und hinsichtlich Schichtstruktur, Phasenzusammensetzung, mechanischer sowie thermophysikalischer Eigenschaften charakterisiert und untersucht. Mithilfe isothermer Auslagerung wird das Oxidationsverhalten der Beschichtungen bei hohen Temperaturen analysiert. Darüber hinaus wird die Möglichkeit zur weiteren Verbesserung der Schichteigenschaften mithilfe der Wärmebehandlung erforscht.

Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektnummer: BO1973/73-1
Laufzeit: 01.12.2020 bis 30.11.2022
 
 

Entwicklung einer Auslegungsmethodik für ein innovatives Lagerungskonzept

Kurzbeschreibung:

Der Fokus des Forschungsprojektes liegt auf der Weiterentwicklung des thermisch gespritzen Schichtsystems basierend auf einer Kobaltbasislegierung mit hexagonalem Bornitrid. Dieses Schichtsystem unterstützt den Einsatz einer neuartigen Gleitlagergeometrie für den Hauptantriebsstrang in Windenergieanlagen. In ersten Demonstrator-untersuchungen konnte bereits das Potential unter Einsatzbedingungen bestätigt werden. Das hexagonale Bornitrid dient hierbei als Festschmierstoff eingelagert in der verschleißfesten Kobaltbasismatrix. Im Rahmen des Projektes werden die Partikelzustandsgrößen während des Beschichtungsprozesses mittels Parametervariation beeinflusst, und somit die Verteilung des Festschmierstoffes innerhalb der Matrix verändert. Hierbei soll der Einfluss der Prozessparameter auf die tribologischen Eigenschaften der TS-Schichten mittels Hochlastuntersuchungen in einem Ring-Scheibe-Tribometer betrachtet werden, um eine weitere Reibungs- und Verschleißreduktion zu erzielen.

Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projektnummer: 03EE2002A
Laufzeit: 01.11.2019 bis 31.10.2022
 
 

WEGA - Werkstoffentwicklung für gleitbeanspruchte Anwendungen

Kurzbeschreibung:

Der Fokus des Forschungsprojektes liegt auf der Entwicklung und Erforschung neuartiger Gleit­beläge. Mittels Thermischen Spritzens sollen Beschichtungen aus nicht schmelzmetallurgisch herstellbaren Werkstoffen mit metallischer Basis und eingebeteten Festschmierstoffen entwickelt werden. Um die Leistungsfähigkeit von Gleitbelägen weiter zu steigern, sind im Vergleich zu konventionell eingesetzten Sintermetallen erhöhte Metallanteile und im Vergleich zu Bronzelagern mit Graphit­einsätzen feinverteilte Festschmierstoffe vielversprechende Werkstoffkombinationen möglich. Ziel des Forschungsprojekts ist es den Metallanteil, sowie die Verteilung der Festschmier­stoffe auf die Anwendung abzustimmen und somit Reibung und Verschleiß zu minimieren.

Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AIF)
Projektnummer: 20571 N
Laufzeit: 01.03.2019 bis 28.02.2022
 
 

Elektrisch isolierende Oberflächenbeschichtungen auf Basis von Hochleistungs­verbund­materialien für Wälzlageranwendungen in Antriebssträngen

Kurzbeschreibung:

Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Erhöhung der Lebensdauer von Wälzlagern im Antriebstrang von Schienenfahrzeugen. Diese versagen häufig frühzeitig durch parasitäre elektrische Ströme über das Lager. Dazu sollen neuartige elektrisch isolierende Verbundwerkstoffe entwickelt und als Beschichtung appliziert werden. Durch geeignete Kombinationen aus verschiedenen Matrix- und Füllwerkstoffen wie Al2O3, PEEK und Spinell und eine angepasste Schichtmikrostruktur werden die relevanten Versagensmechanismen identifiziert. Darauf aufbauend erfolgt eine Anpassung der elektrischen Eigenschaften der Schichtsysteme an das Anforderungsprofil. Die elektrotechnischen Untersuchen betrachten Frequenzen zwischen 10 mHz und 1 MHz. Geeignete Schichtsysteme werden zudem durch tribologische und mechanische Untersuchungen für den Einsatz als Lagerbeschichtung qualifiziert. Poster 03XP0167C

Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektnummer: 03XP0167C
Laufzeit: 01.09.2018 bis 31.08.2021
 
 

KOKON II - Zuverlässiger Korrosionsschutz für hochbelastete Flanschverbindungen in Offshore – Windenergieanlagen

Kurzbeschreibung:

Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung von neuartigen Korrosionsschutzschichten für den Einsatz in gleitfesten Flanschverbindungen in OWEA. Diese sind während des Betriebs maritimer Atmosphäre ausgesetzt; ein zuverlässiger Korrosionsschutz ist für dauerhafte Gleitfestigkeit dieser Verbindungen erforderlich. Zunächst wird das Korrosionsverhalten sowie die mechanischen Eigenschaften etablierter Beschichtungen betrachtet und darauf aufbauend der Spritzzusatzwerkstoff und das Beschichtungsverfahren weiterentwickelt. Poster 0325672E

Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Projektnummer: 0325672E
Laufzeit: 01.11.2017 bis 31.10.2020
 
 

HV-Roller - Entwicklung innovativer, hochwertiger, eisenbasierter Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten für die Papierindustrie

Kurzbeschreibung:

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Auslegung eines innovativen und wirtschaftlichen Spritzzusatzwerkstoffs und die Qualifikation entsprechender Beschichtungen für die Papierindustrie. Auf Grund des komplexen Belastungskollektivs gilt es für die Walzen eine über die gesamte Zylinderfläche besonders hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit zu gewährleisten. Dies wir unter anderem durch die Erzeugung amorpher Strukturen sowie durch die Integration von Hartphasen erreicht. Poster KF2441310SU4

Förderinstitution: AiF-ZIM
Projektnummer: KF2441310SU4
Laufzeit: 01.07.2018 bis 30.06.2020
 
 

Fe-TiC II - Spritztechnische Weiterentwicklung von TiC-verstärkten Fe-Basis-Beschichtungen zum Verschleißschutz unter korrosiver Beanspruchung

Kurzbeschreibung:

Ziel des Forschungsprojektes ist die spritztechnische Weiterentwicklung von eisenbasierten, mit TiC verstärkten Beschichtungssystemen. In Vorgängerprojekten haben diese TiC/Fe Werkstoffe bereits großes Potential aufgezeigt, insbesondere für Anwendungen im Hydraulikbereich. Dank einer Cr- und Ni- reichen Fe-Matrix kann eine gute Korrosionsbeständigkeit erreicht werden. Der TiC Anteil von 34 Gew.-% trägt zu einer hohen Verschleißbeständigkeit bei. Durch die gezielte Anpassung der Spritzzusatzwerkstoffe und Prozessparameter können die TiC/Fe‑Beschichtungen den hohen Anforderungen der Hydraulikindustrie, besonders bei stark korrosiver Beanspruchung, gerecht werden. Die abschließende Qualifikation erfolgt in einem praxisnahen Hydraulikprüfstand. Poster IGF 19.451 N

Förderinstitution: Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)
Projektnummer: IGF 19.451 N
Laufzeit: 01.04.2017 bis 30.09.2019
 
 

WEA-GLiTS - Thermisch gespritzte Gleitlagerbeschichtungen für Hauptlager von Windenergieanlagen

Kurzbeschreibung:

Das Ziel des Verbundvorhabens ist die grundlegende Entwicklung und Validierung eines Werkstoffkonzepts, auf Basis von neuartigen thermisch gespritzten Beschichtungen, zur Realisierung von gleitgelagerten Hauptlagern von Windenergieanlagen (WEA). Das Werkstoffkonzept beinhaltet die Festlegung der Werkstoffbestandteile, der Schichtmorphologie und –topographie sowie der belastungsspezifischen Geometrie und des Fertigungsprozesses der Gleitlagerschichten. Vielversprechende Schichtsysteme werden dazu entwickelt, charakterisiert und anwendungsnah evaluiert. Dabei bietet speziell das Thermische Spritzen die Möglichkeit, auch schmelzmetallurgisch nicht herstellbare Werkstoffkonzepte zu realisieren, um die erhöhten Anforderungen dieser hochbelasteten Lagerstelle zukünftig zu erfüllen. Die Herstellung der innovativen Gleitlagerbeschichtungen für WEA-Hauptlager mittels Thermischem Spritzen (TS) stellt einen neuartigen Forschungsansatz dar, der in Zusammenarbeit mit dem Chair for Wind Power Drives (CWD) untersucht wird. Poster 03EK3036A

Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektnummer: 03EK3036A
Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.12.2018
 
 

PTWA-Engine - Entwicklung eines Innenbeschichtungsprozesses zur Herstellung korrosionsbeständiger und reibverlustmindernder Eisenbasisschichten für Zylinderlaufbahnen

Kurzbeschreibung:

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung innovativer Spritzzusatzwerkstoffe für die Zylinderinnenbeschichtung von Verbrennungsmotoren. Auf Grund des besonderen Brennerkonzepts und wegen der speziellen Legierung muss für diesen Anwendungsfall mit Fülldrähten gearbeitet werden. Darüber hinaus wird vom Projektpartner das Brennerdesign weiterentwickelt mit dem Ziel, eine hohe Prozessstabilität und eine wirtschaftliche Verarbeitung der Werkstoffe zu gewährleisten. Im Weiteren werden die innovativen Werkstoffe vom Projektpartner im Hinblick auf die Nachbearbeitung mittels Honen untersucht. Poster KF2441310SU4

Förderinstitution: AiF-ZIM
Projektnummer: KF2441310SU4
Laufzeit: 01.04.2015 bis 31.09.2017