Rybak & Hofmann: Allrounder in der Beschichtungstechnik

Thermisch gespritzte Reparaturen können Bauteile im Vergleich zum Ursprungszustand nicht nur wiederherstellen, sondern sogar aufwerten. Aber es gibt viele weitere Anwendungsmöglichkeiten dieser Beschichtungstechnologie - ihre Vielseitigkeit wird nicht zuletzt in der Elektromobilität genutzt.

Das Anwendungsspektrum des Thermischen Spritzens reicht weit über die reine Bauteilreparatur hinaus. Diese Beschichtungstechnologie kommt nicht nur für Reparaturen häufig zum Einsatz –wenn es etwa darum geht, mangels verfügbarer Ersatzteile den Original-Komponenten eines Oldtimers neues Leben einzuhauchen. Häufig wird das thermische Spritzverfahren genutzt, um Bauteiloberflächen für ihren jeweiligen Einsatz optimal auszustatten. Zum Beispiel lässt sich mittels Thermischen Spritzens der Verschleißschutz erhöhen. Auch Pumpen-, Messer- und Dichtungshersteller, nutzen die Möglichkeiten thermischer Schichtsysteme, um ihre Produkte gezielt zu optimieren.

Beim Thermischen Spritzen werden feine Metall-, Metalllegierungs-, Keramik- oder Hartmetallpartikel (Cermets) mit hoher Geschwindigkeit und unter Temperatureinfluss auf das zu beschichtende Werkstück geschossen. Da sich die Partikel während des Aufpralls verformen, haften diese infolge von Mikroverklammerung, Mikroverschweißung und Mikrodiffusion am zu veredelnden Bauteil. Je nach Beschichtungswerkstoff und Anforderung an die Schicht existieren verschiedene Spritzsysteme, die sich durch den Anteil kinetischer und thermischer Energie beim Partikelaufprall, sowie bei den Ausgangsformen der Spritzpartikel unterscheiden.

 rhv-Technik aus Waiblingen hat sich bereits seit zwei Generationen erfolgreich auf die Beschichtungstechnologie des Thermischen Spritzens und die damit zusammenhängenden Nachbearbeitungen spezialisiert. Die rhv-Technik verfügt über die technische Möglichkeiten, gewünschte Schichtsysteme sowohl im Lichtbogenspritzverfahren als auch im Hochgeschwindigkeitsflammspritzverfahren, Plasmaspritzverfahren, im Suspensionsspritzverfahren sowie im Flammspritzverfahren aufzutragen.

Schonende Verfahren, die robuster machen

Da die Spritzpartikel beim Aufprall über sämtliche Verfahren hinweg nur wenig Wärme an das Werkstück übertragen und dieses zudem gekühlt werden kann, kommt es trotz der hohen Partikeltemperaturen nur zu einer äußert geringen thermischen Belastung des Substrats. Deshalb kann so gut wie jedes Material – von Metallen bis hin zu niedrig schmelzenden Kunststoffen – thermisch beschichtet werden. So besteht sogar die Möglichkeit 3D-gedruckte Kunststoffbauteile thermisch zu beschichten. Dies ermöglicht die Kombination von Leichtbau und Verschleißschutz.

Das Thermische Spritzen steht nicht nur aufgrund der großen Substratwerkstoffbandbreite, sondern auch durch seine beinahe grenzenlos verfügbaren Schichtsysteme für eine Allrounder-Beschichtungslösung.

Diese Vielseitigkeit wird auch bei den Anwendungen im Rahmen der Elektromobilität gerne genutzt. So kommen dort auch Aluminiumoxidschichten zum Einsatz, wenn Bauteile voneinander elektrisch isoliert werden sollen oder um elektrostatische Aufladungen des Bauteils zu vermeiden. Genutzt werden derartige Beschichtungseigenschaften zum Beispiel bei Mahlwerkzeugen während der Batterieherstellung oder im Allgemeinen, um die Lebensdauer zu erhöhen. Sollten höhere Anforderungen notwendig sein, können sehr dünne und dennoch dichte Schichten im Suspensionsspritzverfahren aufgetragen werden. Mit dieser innovativen Beschichtungstechnologie können feinste Nanopartikel mit Hilfe von Flüssigkeiten – sogenannten Suspensionen auf die Substratoberfläche geschossen werden. Dadurch entstehen besonders glatte Schichtsysteme, welche häufig nicht einmal mehr nachbearbeitet werden müssen.

Herrschen in der Bauteilumgebung so hohe Temperaturen, dass Aluminiumoxidschichten nicht mehr geeignet sind, so können die in der Luft- und Raumfahrt bewährten Zirkonoxidschichten appliziert werden. Diese Schichten halten auch große Temperaturausdehnungen des Trägermaterials problemlos stand. Grund hierfür sind Hitzecracks, also senkrecht verlaufende Risse, die sich unter hohen Temperaturen ausdehnen und nach dem Abkühlen wieder verschließen.

Rissgefahr reduzieren bei Leichtgewichten

Um Fahrzeuge möglichst leicht und dennoch stabil zu konstruieren, kommen immer häufiger Kohlefasern zum Einsatz. Bei der Verarbeitung von Kohlefasern finden Düsen für die Klebetechnik Verwendung, die ebenfalls thermisch beschichtet werden und so für einen gleichmäßigeren Klebefluss sorgen. Auch bei der Optimierung des Verschleißverhaltens von Bauteilen finden rhv-Schichtsysteme regelmäßig Anwendung. So werden die Beschichtungen zudem in Industriearmaturen oder auf Kontaktflächen genutzt. Aber auch Kohlefasern können thermisch beschichtet werden. Dies kann die Rissgefahr reduzieren und dennoch für ausreichend leichte Bauteile sorgen. Selbst wechselnde Belastungen, welche die meisten anderen Beschichtungstechnologien an ihre Einsatzgrenzen bringen, können geeignete Spritzschichten gut standhalten.

Reparieren und dabei aufwerten

Fallen in der Produktion Maschinen aufgrund verschlissener Lagerstellen, Korrosion oder kleinen Lunkern aus, so können diese kritischen Bauteile in kürzester Zeit von rhv-Technik wieder repariert werden. Große Fehlstellen können dabei kostengünstig in der eigenen Laserauftragsschweißanlage mit Metall aufgefüllt und anschließend nach Wunsch thermisch mit einer geeigneten Spritzschicht beschichtet werden. Das Laserauftragsschweißen ergänzt dadurch optimal die Oberflächentechnologien des thermischen Beschichtens.

Mit der aufgetragenen Spritzschicht können die Bauteile durch die Reparatur im Vergleich zum Ursprungszustand sogar optimiert werden. Zu verdanken ist dies der Möglichkeit für die Anwendung besser geeignete Werkstoffe als das Ausgangsmaterial zu applizieren. Hierfür stehen unter anderem besonders gleitfähige Schichten beispielsweise aus Molybdän oder verschleißreduzierende Systeme wie Wolframkarbid- Kobalt-Schichten zur Verfügung. Um die notwendigen Toleranzen der Bauteile zu erreichen, bietet rhv-Technik auch die Nachbearbeitung der beschichteten Bauteile an. Im hauseigenen Schichtbearbeitungszentrum kann auf eine jahrelange Erfahrung der Nachbearbeitung thermischer Spritzschichten zurückgegriffen werden. Dabei können sämtliche gewünschten Toleranzen eingehalten werden.

Seit Kurzem verfügt rhv-Technik auch über ein optisches 3D-Koordinatenmessgerät. Damit können schnell Form- und Lagetoleranzen der Bauteile bestimmt und die Schichtdickenverteilung analysiert werden. Aufgrund der stetigen Forschungs- und Entwicklungsstrategie von rhv-Technik, greifen die Schichtsysteme immer auf die aktuellen Innovationen der Beschichtungstechnologien zurück. Neben unzähligen geförderten Forschungsprojekten in Zusammenarbeit mit verschiedenen Universitäten und Instituten, laufen auch durchgehend individuelle Kundenprojekte. Hierfür kann rhv-Technik auch auf ein eigenes Labor zur Schichtanalyse zurückgreifen.

Die langjährige Erfahrung in der Beschichtungsbranche und die Kombination mit fortlaufend neuen Entwicklungen führt dazu, dass nahezu jede Anforderung von rhv-Technik erfüllt werden kann.

Rybak + Hofmann rhv-Technik GmbH & Co. KG
www.rhv-technik.com

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