von Susanne Bader

LANDSBERG. Eines der bedeutendsten Themen in Automobilindustrie und Luftfahrt ist derzeit die Verwendung von Leichtbauwerkstoffen. Bei den Metallen werden vermehrt Legierungen eingesetzt. So bestehen die Blisks in den Verdichtern von Flugzeugtriebwerken aus Nickel- und Titanbasislegierungen. Bisher werden diese sicherheitsrelevanten Bauteile häufig mittels Auftragsschweißen repariert. Dabei können sie sich jedoch aufgrund der hohen Wärmeeinwirkung leicht verziehen.

Hier bietet sich das Laserauftragsschweißen als Alternative an, so Dr. Antonio Candel-Ruiz von der Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH. “Es besticht durch erhöhte Präzision, präzise Steuerbarkeit der Wärmeeinbringung und eine reduzierte Wärmebelastung des Grundwerkstoffes.” Jedoch kann es nur in einer Vakuumkammer durchgeführt werden, und die Schichtherstellung muss wegen des empfindlichen Titan vor Umwelteinflüssen durch Inertgastechniken geschützt werden.

Für den Schutz empfindlicher Bauteile, die besonders belastbar oder korrosionsbeständig sein müssen, haben sich thermisch gespritzte Schichten durchgesetzt. Diese zeichnen sich durch eine sehr hoch verdichtete Schichtstruktur auf, die durch den Auftrag der Partikel mit nahezu Schallgeschwindigkeit erreichendem Tempo entsteht. Eine Erweiterung der thermisch gespritzten Schichten stellt das Suspensionsspritzen dar, mit dem zusätzlich sehr feine Pulver, bis hin zu Nanopartikeln, verarbeitet werden können.

Ein aktuelles Anwendungsbeispiel ist der Einsatz von suspensionsgespritzten Elektrolytschichten für Brennstoffzellen. “Bisher ist die Herstellung von Zellelementen für die Feststoffelektrolyt-Brennstoffzelle sehr teuer”, so Dr. Andreas Killinger vom Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile (IFKB) der Universität Stuttgart. “Der Einsatz der thermokinetischen Beschichtungstechnik verspricht eine deutliche Kostensenkung.” Sein Institut hat auch den Einsatz suspensionsgespritzter tribologischer Funktionsschichten im Maschinenbau untersucht. Dabei ist es gelungen, Chromoxidschichten aus submikrofeinen Chromoxidpulvern herzustellen, die deutlich härter sind als klassisch gespritzte Chromoxidschichten.

Die Bearbeitung von Bauteilen aus Hochleistungskeramik stellt die Produktion ebenfalls vor große Herausforderungen. Das beginnt bereits bei der Bearbeitung von Presskörpern: Die bei der Zerspanung entstehenden feinen Pulver sind äußerst abrasiv und müssen daher gründlich abgesaugt werden. Zudem muss die Werkstoffentwicklung eng mit Werkzeugkonstruktion und -bau verzahnt sein, soll die Fertigung später erfolgreich sein. Als Beispiel nennt Dr. Wolfgang Burger, geschäftsführender Gesellschafter der Oximatec GmbH, eine keramische Anschnittdichtung im Heißkanalsystem von Spritzgießwerkzeugen. “Hier gelingt es mittels geeigneter Werkstoffzusammensetzung und Gefügedesign im Werkstoff, den Anforderungen gerecht zu werden”, so Burger.