Two Step Laser Coating for 3D Surfaces and Large Areas

Vorhabenbeschreibung:

Im Rahmen des Projektes soll ein innovatives laserbasiertes Verfahren zur Herstellung funktionaler Schichten mit einer Dicke von 20 bis 300 µm und einer geringen Rauheit für das Beschichten von Metallbauteilen erarbeitet werden. Wesentliche Kennzeichen der Schichten sind eine metallurgische Bindung zum Substrat und damit eine hohe Haftfestigkeit und eine an die Anwendung angepasste Rauheit, die keine Nacharbeit mehr erfordert. Diese Eigenschaften sollen durch ein zweistufiges Laserbeschichten erreicht werden. Im ersten Schritt wird der Schichtwerkstoff in Form einer Suspension, die den Schichtwerkstoff, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel (Wasser) enthält, mittels Sprühtechnik auf das Substrat aufgetragen und getrocknet. Die Trocknung erfolgt bei Raumtemperatur, oder mittels Laserstrahlung, aber ohne Ofenbehandlung. Im zweiten Schritt wird die Schicht mittels Laserstrahlung umgeschmolzen, dabei verdichtet und mit dem Substrat metallurgisch verbunden. Die Oberflächenspannung der Schmelze glättet die Oberfläche ähnlich dem Laserpolieren. Das Verfahren soll 3D-fähig und über hohe Sprüh- und Umschmelzraten auch wirtschaftlich für große Flächen einsetzbar sein. Entwickelt wird dieses Verfahren in erster Linie für den Werkzeug- und Formenbau, der derzeit in Europa einen Jahresumsatz von 9.5 Mrd. € erzielt. 95 % der in dieser Branche tätigen 7000 Firmen sind dabei KMU. Zur Erfüllung der stetig ansteigenden Anforderungen an Eigenschaften und Standzeit von Werkzeugen gewinnen Beschichtungen an Bedeutung. Das zweistufige Laserbeschichten bietet gerade kleinen Firmen eine kostengünstige Möglichkeit Schichten mit hoher Ressourceneffizienz und großer Umweltverträglichkeit aufzutragen. Über den Werkzeug- und Formenbau hinaus bestehen weitere Anwendungsgebiete z.B. in der Schiff- und Meerestechnik zum Korrosionsschutz, oder in der Turbinentechnik zum Verschleiß- und Oxidationsschutz bei hohen Temperaturen.