Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Diamant und Keramik als perfektes Duo

06.04.2004


Diamant als härtester bekannter Werkstoff widersteht Verschleiß und Korrosion besser als die meisten anderen Materialien. Außerdem gleiten diamantbeschichtete Oberflächen mit sehr viel weniger Reibung aufeinander als unbeschichtete. Auf der Hannover Messe (19. bis 24. April) stellen Wissenschaftler am Surface Technology-Stand D05 in Halle 5 die neue Fraunhofer-Allianz Diamantbeschichtete Keramik "DiaCer" sowie erste Bauteile und Werkzeuge vor.


Die Diamantschicht auf den Gleitringdichtungen wächst im Vakuumbehälter unter weiß glühenden Drähten. © Rainer Meier BFF



"Unsere Grundphilosophie ist, dass der Diamant-Keramik-Werkstoffverbund DiaCer extremen Bedingungen standhalten können muss. Besonders feste Verbindungen zwischen Diamant und Keramik werden mit Siliziumkarbid und Siliziumnitrid erreicht. Nur so lassen sich die hervorragenden Eigenschaften von Keramik und Diamant bei hoher Beanspruchung nutzen", erläutert Projektleiter Lothar Schäfer vom Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig. Erste neue Keramikwerkstoffe, die mit einem hauchdünnen Diamantfilm beschichtet wurden, erwiesen sich in Testreihen als besonders vielversprechend für stark beanspruchte Dichtungen für Pumpen und Rührwerke sowie für Hochleistungswerkzeuge.

... mehr zu:
»DiaCer »Gleitringdichtung


Gleitringdichtungen aus DiaCer sind vor allem für Anwendungen von Interesse, bei denen die Dichtungen ohne ein schmierendes und kühlendes Medium im Dichtspalt zumindest kurzzeitig trocken laufen. Für diese Problematik gibt es aktuell noch keine wirklich befriedigende Lösung. Besonders die chemisch-pharmazeutische und die Lebensmittelindustrie sind an Pumpen und Rührwerken mit derartigen Gleitringdichtungen interessiert. Hier sind Schmiermittelreste und Abriebprodukte - meist Graphitstaub - aus den Dichtungsringen unerwünscht. Trocken- oder Notlaufeigenschaften sind auch in Heißwasserspeisepumpen oder in Wellendichtungen für große Dampfturbinen, die zur Energieerzeugung in Großkraftwerken eingesetzt werden, gefragt. "Durch den Einsatz diamantbeschichteter Dichtungen könnten die Spaltabstände zwischen den Dichtungsringen kleiner als bisher gehalten werden. Die Energieausbeute ließe sich damit weiter steigern", weiß Thomas Hollstein vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM. Dies tut nicht nur der Umwelt gut, sondern führt pro Kraftwerk zu jährlichen Kosteneinsparungen von vielen Millionen Euro. Nach ersten vielversprechenden Labortests mit DiaCer-Dichtringen signalisieren auch Erdölindustrie und Drahthersteller großes Interesse an dem neuen Werkstoffverbund. Außerdem arbeiten die Wissenschaftler auch an der Erforschung von DiaCer für Zerspanungs- und Umformwerkzeuge.

Die Diamantschicht auf den Werkzeugen und Bauteilen entsteht in den IST-Labors in Braunschweig. "Bauteile und Werkzeuge kommen zunächst in einen Vakuumbehälter. Anschließend führen wir Methan und Wasserstoff zu. Damit die Diamantschicht wächst, spannen wir im Abstand von einigen Zentimetern über den zu beschichtenden Objekten Drähte. Sie werden bis zur Weißglut erhitzt, die Heizleis-tung liegt bei maximal 100 Kilowatt. Dadurch wird das Gas aktiviert, Kohlenstoff lagert sich auf der Oberfläche in der kristallinen Diamantform ab. Die Schicht wächst ganz langsam, etwa einen Mikrometer pro Stunde. Alles in allem dauert ein Beschichtungsprozess mit Vorbereitung etwa einen Tag. Dabei können - je nach Größe - mehrere hundert Bauteile gleichzeitig hergestellt werden", erklärt Markus Höfer vom IST. Die Wissenschaftler haben langjährige Erfahrungen mit Oberflächenbeschichtungen. "Die Anlagen hier wurden im Laufe der letzten 15 Jahre selbst entwickelt. Unser Alleinstellungsmerkmal ist, dass wir und unsere Kooperationspartner CSEM und Condias, letzterer ein Spin-off aus dem IST, damit auch Objekte mit einer Fläche von einem Meter auf einen halben Meter beschichten können. Das ist weltweit einzigartig und eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung von DiaCer-Produkten zu einem am Markt realisierbaren Preis", freut sich Koordinator Schäfer.

In DiaCer bündeln Wissenschaftler aus vier Fraunhofer-Instituten ihr Know-how: Das IST bringt seine langjährigen Erfahrungen mit der Beschichtung von Oberflächen sowie die zugehörige Anlagentechnologie ein. Das Fraunhofer IKTS entwickelt neue Keramikwerkstoffe, deren Eigenschaften an die Anforderungen der Anwender angepasst sind und sich zusätzlich noch ausreichend haftfest mit Diamant beschichten lassen. Das Fraunhofer IWM übernimmt die Bauteil- und Belastungsprüfungen der Gleitdichtringe - real im Labor und virtuell in der Simulation. Das Fraunhofer IPK prüft die DiaCer-Werkzeuge beim Zerspanungs- und Umformprozess auf Herz und Nieren. Gleichzeitig bringen die IPK-Experten ihre langjährigen Erfahrungen bei der Oberflächenpräparation von Keramikbauteilen ein. Denn durch spezielle Verfahren vor dem Beschichten lässt sich die Leistungsfähigkeit des DiaCer-Verbundes verbessern.

Auf der Hannover Messe werden am Stand D05 in Halle 5 Entwicklungsmuster aus den Produktgruppen Gleitringdichtungen, Wendeschneidplatten und Ziehsteine gezeigt. Unter anderem wird die vermutlich größte diamantbeschichtete Gleitringdichtung der Welt zu sehen sein.

Ansprechpartner:
Dr. Markus Höfer
Telefon 05 31 / 21 55-6 10, Fax -9 00, markus.hoefer@ist.fraunhofer.de

Dr. Johannes Ehrlenspiel | idw
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presseinfo
http://www.diacer.de

Weitere Berichte zu: DiaCer Gleitringdichtung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Zukunft Personal: Workforce Management – Richtig aufgestellt für die voranschreitende Digitalisierung
25.07.2017 | GFOS mbH Gesellschaft für Organisationsberatung und Softwareentwicklung mbH

nachricht EMAG auf der EMO: Elektrische Antriebssysteme und die „Smart Factory“ stehen im Fokus
05.07.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie