Technologien

Alles aus einer Hand – Abdeckung der kompletten Wertschöpfungskette für die am Fraunhofer IFAM vorhandenen additiven Verfahren – von der Erzeugung der 3D-Datenmodelle über die Fertigung bis zur Endbearbeitung und -kontrolle der Bauteile.

WASSERSTOFF-BARRIEREBESCHICHTUNGEN FÜR TANKS, PIPELINES UND MEHR | Für Wasserstoff-Tanks u.Ä. werden heute noch immer überwiegend metallische Materialien (bspw. Stahl oder Aluminium) entweder als Vollmaterial oder als Liner in polymeren Materialien verwendet, die ein enormes zusätzliches Gewicht darstellen. Damit auch leichte Materialien wie Faserverbundkunststoffe für Treibstofftanks etc. verwendet werden können, die selbst keine ausreichende Barriere für Wasserstoffpermeation bieten, entwickelt das Fraunhofer IFAM Barrierebeschichtungen, die die Durchlässigkeit von Wasserstoff stark reduzieren und damit vielseitige Möglichkeiten für den Leichtbau in Luft- und Raumfahrt, aber auch in anderen Bereichen bieten.

Mit Atmosphärendruck-(AD)-Plasmen lassen sich Oberflächen effizient und umweltschonend reinigen, aktivieren und beschichten. In der Industrie hat sich das Verfahren mittlerweile zur Vorbehandlung von Oberflächen vor Kleb-, Druck- und Lackierprozessen etabliert, um den Einsatz von Lösungsmitteln (VOC) zu reduzieren. Zudem dienen die plasmapolymeren Nanoschichten in der Produktion als Korrosionsschutz, zur umweltfreundlichen Haftvermittlung, zur elektrischen Isolation oder als permanente hydrophobe Trennschicht. Das Fraunhofer IFAM entwickelt kundenspezifische Lösungen durch angepasste Verfahren und Beschichtungen mit AD-Plasma für verschiedenste Anwendungen.

Antihaftbeschichtungen gehören aufgrund ihrer einfachen Nutzung und Reinigung seit Jahrzehnten zu den beliebtesten Beschichtungen für Kochgeschirr wie z.B. Pfannen, Auflaufformen oder Schneidwaren. Gängige Antihaftbeschichtungen werden auf einer PTFE- oder Sol-Gel-Basis hergestellt. PTFE-artigen Beschichtungen droht aufgrund von möglichen PFAS-Restriktionen der EU jedoch in naher Zukunft ein Verbot. Zudem sind diese Beschichtungen nur bedingt haltbar und verlieren mit der Zeit ihre Antihaftwirkung. Außerdem sind sie mechanisch nicht sehr stabil und müssen in einem Ofen eingebrannt werden, womit ein hoher Energieverbrauch verbunden ist. Daher sind neue, nachhaltige Lösungen mit guten Antihafteigenschaften gefragt. Die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IFAM haben mit der PLASLON®-Beschichtung eine PFAS-freie Alternative entwickelt, die sich durch ihre hervorragenden Antihaft-Eigenschaften in Kombination mit ihrer hohen Beständigkeit auszeichnet.

INLINE-STRAHLPROZESSE ZUR REINIGUNG, AKTIVIERUNG UND REPARATUR VON OBERFLÄCHEN | Das klassische Druckluftstrahlen von Bauteilen zur Oberflächen-Reinigung oder zum Abtrag von Beschichtungen erfordert den Einsatz von Strahlkabinen oder aufwendigen temporären Schutzvorrichtungen. Einfacher lassen sich Strahlprozesse, beispielsweise vor dem Kleben, Lackieren, Beschichten oder Reparieren, mit dem kompakten und mobilen Vakuum-Saugstrahlen durchführen. Dabei wird durch einen Industriestaubsauger in einem abgeschlossenen Strahlkopf ein Unterdruck erzeugt, durch den das Strahlmittel auf die Oberfläche beschleunigt und sofort nach dem Strahlprozess wieder abgesaugt wird. So kann ein emissionsfreier Strahlprozesse selbst unter sensiblen Produktionsbedingungen inline erfolgen.

RÜCKSTANDSFREIE UND TROCKENE REINIGUNG VON BAUTEILEN | Kontaminationen wie Verunreinigungen oder prozessbedingte Trennmittel lassen sich mit CO₂-Schneestrahl-Prozessen von Bauteilen entfernen. Bei diesem Inline-Verfahren wird flüssiges CO₂ schlagartig entspannt, wodurch sich bei geeigneten Strahldüsen unter Zugabe von Druckluft CO₂-Schneekristalle bilden. Diese werden auf die zu reinigenden Oberflächen geblasen, wo sie durch die unmittelbare Sublimation schädigungsfrei auch empfindliche Oberflächen effizient reinigen.

Beim Laserstrahlschmelzen handelt es sich um ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren, das in der Industrie weit verbreitet ist. Das Fraunhofer IFAM beschäftigt sich mit der Material- und Prozessentwicklung entlang der gesamten Prozesskette des Laser Beam Meltings. Mit Hilfe unserer Pulveranalytik können Fließverhalten und Packungsverhalten des Ausgangspulvers charakterisiert werden, welche die Bauparameter maßgeblich beeinflussen. Darüber hinaus wird am Fraunhofer IFAM die komplette Parameterentwicklung für verschiedenste Materialien wie Titan-, Aluminium-, oder Stahllegierungen durchgeführt. Bei der Ermittlung notwendiger Wärmebehandlungen greifen wir auf unsere Analysemöglichkeiten und langjährige Erfahrung aus der Metallverarbeitung zurück.

Die Fertigung komplexer Bauteile mittels Metal Binder Jetting (MBJ) wird für immer mehr Anwendungsbereiche wie den Automobil- oder Werkzeugbau relevant. Das Verfahren hebt sich durch hohe Prozessgeschwindigkeiten, geringe Materialkosten sowie eine enorm große Materialvielfalt von anderen 3D-Druckverfahren ab.

ANTIHAFTBESCHICHTUNGEN HALTEN OBERFLÄCHEN SAUBER | Saubere Oberflächen sind in der verarbeitenden Industrie unabdingbar. Plasmapolymere Easy-to-clean-Beschichtungen bieten ideale Voraussetzungen, um Verschmutzungen auf Oberflächen signifikant zu reduzieren und ihre Reinigung zu erleichtern. Neben ihren hervorragenden Antihafteigenschaften zeichnen sich die Schichten durch ihre geringe Dicke, ihre Transparenz sowie ihre exzellente Haftung zu unterschiedlichsten Substratwerkstoffen aus.

MIT NIEDERDRUCKPLASMA KOSTENGÜNSTIG OBERFLÄCHEN MODIFIZIEREN UND BESCHICHTEN | Niederdruckplasma bietet verschiedenste Möglichkeiten der Oberflächenmodifikation. Sie reichen von der Aktivierung, über die Feinreinigung bis zur maßgeschneiderten Funktionsbeschichtung. Die Niederdruck-Plasmaprozesse zeichnen sich durch geringe Kosten, einen minimalen Materialverbrauch sowie eine hohe Prozesssicherheit aus. Ein weiterer Vorteil dieser Verfahrenstechnik ist ihre Anpassungsfähigkeit an Produktveränderungen. So können beispielsweise Material- oder Geometrieänderungen schnell und problemlos umgesetzt werden. Durch den Einsatz großvolumiger Anlagen ist es zudem möglich, eine Vielzahl von Bauteilen gleichzeitig zu behandeln, so dass die Total Cost of Ownership (TCO) gering ist.