Beschichtungen

Das Fraunhofer-Zentrum HTL entwickelt Beschichtungen für den Einsatz bei hohen Temperaturen. Die einzelnen Entwicklungsphasen - von der Materialauswahl bis hin zum Test des Einsatzverhaltens - werden dabei von systematischen Instrumenten begleitet. Feedback-Schleifen erlauben, gewonnene Erkenntnisse in die Entwicklungsphasen einzubeziehen und diese weiter zu verfeinern.

Die am HTL entwickelten Beschichtungen eignen sich als Korrosionsschutz, Verschleißschutz, Oberflächenversiegelung, Heizschicht oder Antihaftschicht.

Beschichtungsverfahren
Beschichtung der Innenoberfläche einer Turbinenschaufel
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Beschichtung der Innenoberfläche einer Turbinenschaufel

Am HTL liegt der Fokus auf der Formulierung von flüssigen Beschichtungslacken und pulvergefüllten Harzsystemen, welche über einfache und großtechnisch umsetzbare Applikationsverfahren wie beispielsweise Tauchen, Sprühen oder Streichen aufgetragen werden können. Diese Applikationsverfahren bieten viele Freiheitsgrade beim Schichtauftrag. So können auch komplexer geformte Bauteile oder Innenoberflächen von Bauteilen beschichtet werden. Im Vergleich zu Gasphasen- und thermischen Spritzverfahren bieten die nasschemischen Verfahren zudem häufig den Vorteil von besser einstellbaren Gefügen in den Schichtsystemen.

In Abhängigkeit von Auftragstechnik und Formulierung des Beschichtungslacks sind Schichtdicken von wenigen Nanometern bis über 100 µm möglich. Es werden vorwiegend metallische und keramische Bauteile beschichtet. Nach dem Schichtauftrag müssen die Schichten im Normalfall eingebrannt werden. Dazu stehen Öfen mit verschiedenen Atmosphären (Luft, inert, Vakuum, reduzierend) und in verschiedenen Größen zur Verfügung. Auch alternative Einbrennprozesse wie das Lasersintern sind möglich. Wichtig bei der Entwicklung des Einbrennprozesses ist es, den Grundwerkstoff nicht zu schädigen. Hier erfolgt eine enge Abstimmung mit dem Kunden. Ist ein Einbrennprozess vom Kunden nicht gewünscht oder aus bestimmten Gründen nicht möglich, so können alternative Ansätze zur Konsolidierung der Beschichtungen eingesetzt werden.

Kundenspezifische Lösungen
Al2O3-Rohr mit Oberflächenversiegelung
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Al2O3-Rohr mit Oberflächenversiegelung

Das HTL bietet eine Vielzahl von Beschichtungsmaterialsystemen standardmäßig an, u.a. Al2O3, Al2O3-SiO2, SiO2, Seltene-Erd-Silikate, Yttrium-Aluminium-Granat, ZrO2, Zirkontitanate, TiO2, SiC, BN oder SiBNC. Die jeweiligen Beschichtungslacke werden in Abhängigkeit der vom Kunden favorisierten Auftragstechnik bezüglich ihrer Verarbeitungseigenschaften angepasst. Die Eigenschaften der Lacke werden dabei gezielt, u.a. durch Additive, angepasst, um eine optimale Verarbeitbarkeit zu gewährleisten. Für kundenspezifische Anwendungen können geeignete Materialsysteme identifiziert bzw. entwickelt werden. Die Auswahl und der Test von Beschichtungssystemen finden dabei mittels computergestützter Simulation statt.

Zur Charakterisierung der Schichten stehen umfangreiche Testmöglichkeiten, auch nach DIN EN zertifizierten Normen, zur Verfügung. Für den Anwendungsfall sind neben den standardisierten Prüfungen häufig weitere Tests notwendig. In Abstimmung mit dem Kunden werden deshalb auch Testverfahren realisiert, welche für die Schichtentwicklung oder den Schichteinsatz von Relevanz sind. Im Auftrag von Kunden werden am HTL Bauteile oder Probekörper beschichtet und bei Bedarf auch unter anwendungsnahen Bedingungen getestet.

Leistungsangebot:

  • Entwicklung und Optimierung kundenspezifischer Beschichtungen für Hochtemperaturanwendungen
  • Auswahl und Test von Beschichtungssystemen mittels computergestützter Simulation
  • Beschichtung von Probeköpern und Bauteilen
  • Beschichtung von textilen Strukturen (z.B. Gewebe, Fasern)
  • Entwicklung und Bemusterung von Lacken im Labor- und Technikumsmaßstab
  • Lackherstellung und Schichtauftrag auch unter Inertbedingungen (Ar, N2)
  • Standardisierte Charakterisierung von Lacken und Beschichtungen
  • Anwendungsnahe Prüfungen von Beschichtungen

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