Institute for Material Science Research Beendete Projekte
Untersuchungen der Serientauglichkeit des Schichttransplantationsprozesses zur Herstellung von beschichteten Druckgussbauteilen

Untersuchungen der Serientauglichkeit des Schichttransplantationsprozesses zur Herstellung von beschichteten Druckgussbauteilen

Year:  2015
Funding:  AiF / IGF
Duration:  09/2014-08/2016
Is Finished:  yes

Die Beschichtung technischer Bauteile bietet die Möglichkeit, eine belastungsangepasste Gestaltung des Bauteils durch Funktionsintegration verschiedener Werkstoffeigenschaften zu realisieren. Insbesondere bei der Innenbeschichtung von Bohrungen stoßen herkömmliche Beschichtungsverfahren jedoch häufig an ihre Grenzen und sind oftmals nicht anwendbar oder zumindest mit einem erhöhten Bearbeitungsaufwand der entsprechenden Oberflächen verbunden. Beim Verfahren der Schichttransplantation handelt es sich um ein Verbundgussverfahren für die Beschichtung von Druckgussbauteilen, bei dem die Beschichtung vor der Herstellung des eigentlichen Bauteils hergestellt und während des Gießprozesses auf die Oberfläche des Gussteils übertragen wird. Im Gegensatz zur herkömmlichen Prozessreihenfolge wird die thermische Spritzschicht nicht bei der Nachbearbeitung auf das Druckgussteil aufgebracht, sondern vor dem Gussvorgang auf eine auswechselbare Formkomponente appliziert. Während des Gussvorgangs erfolgt die Verbundbildung zwischen der thermischen Spritzschicht und dem Gusswerkstoff durch Formschluss mit der spritzrauen Oberfläche und die partielle Infiltration des Porennetzwerks der Spritzschicht durch den Gusswerkstoff. Auf diese Weise werden hohe Haft- und Scherfestigkeiten der Beschichtung auf dem Gussteil gewährleistet. Bedingt durch die Umkehrung der Prozessreihenfolge „Beschichten – Gießen“ bietet das Schichttransplantationsverfahren zahlreiche Vorteile, so dass einige der Verfahrensgrenzen herkömmlicher Beschichtungsverfahren aufgelöst werden können. In dem IGF-Forschungsvorhaben 17675 N sollen wesentliche Erkenntnisse zur Serientauglichkeit des Schichttransplantationsverfahrens erarbeitet werden. Sowohl die technischen als auch die wirtschaftlichen Einsatzgrenzen des Verfahrens stehen im Mittelpunkt des Forschungsprogramms. Hierzu wurden zwei Demonstratoren in Diskussion mit den beteiligten Industrieunternehmen ausgewählt. Zum einen handelt es sich um Zylinderkurbelgehäuse mit im Schichttransplantationsprozess hergestellten Zylinderlaufbahnbeschichtungen und zum anderen sollen als Demonstratorbauteile „Kleingussteile“ mit beschichteten Gleitlagerflächen realisiert werden, durch die eine Substitution von in konventioneller Weise montierten Gleitlagerelementen, wie z.B. Sintergleitlagern, ermöglicht wird. Grundsätzlich werden die herzustellenden Demonstratoren sowie die zu realisierenden und betriebswirtschaftlich zu erfassenden Prozessketten der Demonstratorbauteile mit denen von Referenzbauteilen und Referenzprozessketten verglichen, um im Abschluss des Projektes sowohl technologische als auch ökonomische Einsatzgrenzen des Verfahrens Schichttransplantation formulieren zu können.