PFAS-haltige Werkstoffe werden unter anderem eingesetzt, um Reibung und Verschleiß zu reduzieren, Korrosion zu verhindern oder Anti-Haft-Eigenschaften zu erzeugen. Ein Ersatz stellt daher nicht nur Anforderungen an alternative Materialien, sondern auch an deren Verarbeitung. Das Fraunhofer ILT untersucht in den Projekten RePEEK, EPOS, LEMBAS und pureWaterSeal verschiedene laserbasierte Ansätze.
PEEK-Beschichtungen für Gleitlager und Metallbauteile
In RePEEK entwickelt das Institut ein Hybridverfahren für PEEK-basierte Beschichtungen auf stark beanspruchten Metallbauteilen. Zunächst wird laserbasiert eine raue metallische Schicht erzeugt. Anschließend wird PEEK-Pulver aufgebracht und lokal aufgeschmolzen. Eine speziell entwickelte Zyklondüse soll dabei den Materialauftrag verbessern.
Das darauf aufbauende Projekt EPOS untersucht mehrlagige PEEK-Schichten für großformatige Gleitlagerkomponenten. Der lokale Energieeintrag soll insbesondere bei großen Bauteilen eine Alternative zur vollständigen Erwärmung im Ofen ermöglichen. Beteiligt sind auch ACS Coating Systems und die Polymer Service GmbH Merseburg.
PFAS-freie Funktionsschichten für Walzen und Dichtungen
Im Projekt LEMBAS stehen Anti-Haft-Schichten für Elastomerwalzen im Mittelpunkt. Gemeinsam mit Rhenotherm untersucht das Fraunhofer ILT Hochleistungspolymere wie PEEK, Polyamid und Polypropylen. Der Laser schmilzt die Funktionsschicht lokal auf, ohne das temperaturempfindliche Elastomersubstrat vollständig zu erhitzen.
pureWaterSeal verfolgt einen weiteren Ansatz: Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM werden PFAS-freie Dichtungen für wasserbasierte Schmiermittel entwickelt. Diamantähnliche Kohlenstoffschichten (DLC) werden dafür laserstrukturiert. Erste Prototypen kommen bereits in Pumpen von Geothermiekraftwerken zum Einsatz.
Laserprozesse erleichtern Materialwechsel
Die Projekte zeigen, dass der Ersatz PFAS-haltiger Materialien eng mit der Entwicklung geeigneter Oberflächen- und Fertigungsverfahren verbunden ist. Durch den räumlich und zeitlich begrenzten Energieeintrag lassen sich Schichten lokal auftragen, aufschmelzen oder strukturieren. Dadurch können auch temperaturempfindliche Bauteile mit alternativen Funktionsschichten versehen werden.