Innovativer Verschleißschutz durch Pulvermetallurgie

Die beschichteten Bauteile kommen glühend aus dem Ofen. (Foto: FH Münster/Frederik Tebbe)

Forscher der FH Münster entwickeln im Projekt „Ultra-Coat“ neuartiges Beschichtungssystem.

Es wird heiß im Labor, als sich der Kammerofen öffnet und Jan Philipp Berges eine Probe daraus entnimmt. Das Stück Metall glüht gelb und rot auf, dann löscht der Student es im Wasser ab. Bei mehr als 1.000 Grad Celsius verbinden sich die in der aufgetragenen Paste enthaltenen Pulverpartikel zu einer einheitlichen, metallischen Schicht auf der Oberfläche des Bauteils, die es künftig vor Verschleiß schützen soll – eine Technik, die Prof. Dr. Jürgen Peterseim und Dr. Tobias Schniedermann mithilfe von Studierenden am Fachbereich Maschinenbau der FH Münster erforschen. Im durch den Industriepartner Altenburger Maschinen Jäckering GmbH finanzierten und von ihm beauftragten Projekt „Ultra-Coat“ entwickelt das Team diese Beschichtungstechnologie weiter.

Dem Vorhaben liegt die Idee des von Peterseim 2004 erfundenen HardPaint zugrunde – eine Beschichtungstechnologie, die die Verschleißbeständigkeit von Maschinen und Anlagenbauteilen erhöht. Die Hochschule hat dieses Verfahren patentiert, seitdem wird es kontinuierlich weiterentwickelt. „Wir stellen aus speziellen Metallpulvern eine Paste her, die wir auf Bauteilen aufbringen und durch zusätzliche Anwendung einer glasartigen Oxidationsschutzschicht im Ofen einschmelzen. So bildet sie einen geometrieunabhängigen Schutz auf der Oberfläche von metallischen Bauteilen“, erklärt Schniedermann.

Dieses weiterentwickelte pulvermetallurgische Beschichtungsverfahren befindet sich noch im Prototypstadium. Die Altenburger Maschinen Jäckering GmbH aus Hamm sieht darin großes Potenzial für die von ihr hergestellten Luftwirbelmühlen und hat sich deshalb an die Wissenschaftler gewandt. Das Unternehmen möchte mit dem Projekt neue Technologien und Lösungen für seine aktuellen Problemstellungen finden. Nun läuft „Ultra-Coat“ ergebnisoffen für zwei Jahre im Labor Werkstofftechnik, Fügetechnik, Oberflächentechnik. Das Team entwickelt darin die Technologie somit speziell für das Unternehmen weiter und wendet diese auf die Luftwirbelmühlen an.

In den Mühlen werden Materialien zerkleinert – und zwar einerseits durch die darin verbauten Mahlwerkzeuge und andererseits, indem sie in einem Luftstrom erfasst werden und aufeinanderprallen. „Diese Mühlen werden weltweit für die Vermahlung unterschiedlichster Stoffe eingesetzt. Sie könnten insbesondere im Bereich des Recyclings von Abfallstoffen neue Möglichkeiten eröffnen und so einen großen Beitrag zur Verbesserung von Stoffkreisläufen und Nachhaltigkeit leisten“, so Schniedermann. Denn ein großes Problem bestehe darin, dass die oftmals sehr inhomogenen Abfallstoffe, die für ein effizientes Recycling vermahlen werden müssen, zu extremen Verschleiß führen.

„Durch eine neuartige Zusammensetzung sowie die Verwendung einer Paste kann flexibel auf den komplexen Verschleißangriff reagiert werden, sodass wir eine Art ,maßgeschneiderte‘ Beschichtung für den jeweiligen Abfallstoff entwickeln können. So soll eine wirtschaftliche Verarbeitung von Abfallstoffen zu Wertstoffen gelingen.“

Im April ist „Ultra-Coat“ gestartet. Während Peterseim und Schniedermann die Technologie weiter erforschen und optimieren, führen die studentischen Projektteams im Labor Untersuchungen und Recherchearbeiten durch. Auf der Grundlage der Ergebnisse sollen dann erste Bauteile beschichtet und im Einsatz geprüft werden. Schniedermann ist extra für das Projekt zurück an die FH Münster gekehrt, an der er studiert und in Kooperation mit der Bergischen Universität Wuppertal seine Dissertation geschrieben hat. „Wenn das Verfahren ausgereift ist, könnte es viel Potenzial und ein sehr breites Anwendungsfeld in der Industrie haben. Dass wir hier an etwas arbeiten, das später wirklich auf dem Markt angewandt werden und dazu beitragen könnte, bislang ungenutzte Abfallstoffe zu wertvollen Rohstoffen aufzubereiten, reizt mich sehr.“

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