Suspensionsspritzen
Suspensionsspritzen
Feinste Schichten für exakte Ergebnisse
Ein vollkommen neuartiger Schichtaufbau ermöglicht faszinierende Anwendungen
Suspensionsspritztechnik
Suspensionsspritztechnik
Präzision in Nanodimension
Das Suspensionsspritzen stellt eine entscheidende Weiterentwicklung des Thermischen Spritzens dar. Während bei herkömmlichen Verfahren das Beschichtungsmaterial in Pulverform verarbeitet wird, setzen wir hier eine Suspension ein, eine Mischung aus feinst verteilten Partikeln, oft im Nano- oder Submikrometerbereich, in einer Flüssigkeit gelöst.
Die Vorteile des Suspensionsspritzens sind vielfältig. Die aufgetragenen Schichten sind dichter und zeigen dadurch ein höheres Isolationsvermögen, eine verbesserte thermische und elektrische Leitfähigkeit, eine hohe Korrosionsbeständigkeit.
Durch die Verwendung von Nano- und Submikrometerpartikeln können Beschichtungen so hergestellt werden, dass sie eine große nanostrukturierte Oberfläche haben. Dadurch werden superhydrophobe Eigenschaften möglich. Bekannt ist dies unter dem Begriff Lotus-Effekt, eingesetzt bei selbstreinigenden oder anti-icing Beschichtungen.
Ihr Vorteil
„Das Suspensionsspritzen ist ein thermisches Spritzverfahren, das völlig neue Anwendungsfelder erschließt. Suspensionen ermöglichen sehr dünne Schichten. Eine weitere Revolution in der Beschichtungstechnik, um die Lücke zwischen der klassischen Dünnschichttechnik und dickeren Schichten zu schließen. Interessant vor allem in den Bereichen Leistunselektronik, Heizleiterschichten und Medizintechnik."
Sven Hartmann
Geschäftsführer / Dr.-Ing. M.A. MBA SFI
Einzigartige Vorteile des Suspensionsspritzens:
- Nanostrukturierte Schichten: Die Nanopartikel in der Suspension ermöglichen die Herstellung von Schichten mit besonders feiner Mikrostruktur, was zu außergewöhnlichen mechanischen und funktionalen Eigenschaften führt.
- Flexibilität in der Materialwahl: Das Verfahren erlaubt die Verarbeitung einer breiten Palette von Materialien, einschließlich keramischer, metallischer und sogar organischer Stoffe.
- Neuartige Schichtaufbauten: Die einzigartige Struktur der Schichten eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise in der Sensorik, der Biomedizin oder bei Hochtemperaturisolierungen.
Feinste Partikel, maximale Performance
Im Suspensionsspritzprozess wird die Suspension einer Flamme zugeführt. Diese erhitzt das Ausgangsmaterial, schmilzt es auf und beschleunigt es auf das zu beschichtende Substrat. Durch diesen Vorgang entsteht eine extrem feine und gleichmäßige Beschichtung. Suspensionen ermöglichen die Zuführung von nanostrukturiertem Ausgangsmaterial. Dessen Eigenschaften übertragen sich in die Schicht. Die Nano-Eigenschaften verleihen der aufgebrachten Schicht besondere Merkmale, die in traditionellen Beschichtungsverfahren nicht erreichbar sind.
Suspensionsspritztechnik
Suspensionsspritztechnik
Anwendungsbereiche und Potenzial
Das Suspensionsspritzen ist besonders geeignet für Hightech-Anwendungen, bei denen herkömmliche Spritzverfahren an ihre Grenzen stoßen. Typische Einsatzgebiete finden sich beim Verschleißschutz, bei superhydrophoben Oberflächen, bei Elektroden mit großer Oberfläche, in der Elektronik, der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Energieerzeugung.
Die Fähigkeit, nanostrukturierte Schichten auftragen zu können, macht das Suspensionsspritzen zu einer Schlüsseltechnologie für die Entwicklung funktionaler Oberflächen mit ganz spezifischen Eigenschaften.
Es können völlig neue Schichtaufbauten realisiert und so das Spektrum der Oberflächenveredelung um faszinierende und zukunftsweisende Anwendungen erweitert werden..
Isolationsschichten
Für Leistungselektronik, Heizleiterschichten und Medizintechnik
- In einem gemeinsam Forschungsprojekt mit dem Institut für Werkstoffwissenschaften an der TU Dresden werden HVOF- und suspensionsgespritzte Isolationsschichten entwickelt.
- Diese Schichten sind dichter als konventionell thermisch gespritzte und zeigen dadurch ein höheres Isolationsvermögen bei geringerer Schichtdicke.
- Aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit sollen sie in Schaltungsträgern für Leistungselektronik eingesetzt werden, die in Autos und insbesondere Hybridfahrzeugen immer mehr zum Einsatz kommen.
- Projektträger: BMWi, Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand ZIM; Förderkennzeichen: KF3197501
Weitere Anwendungsgebiete dichter, suspensionsgespritzter Isolationsschichten sind:
- Heizleiterschichten für Kochfelder, Kunststoffspritzguss und viele andere Bereiche
- Medizintechnisch zugelassene, versieglungsfreie Isolationsschichten
Demonstrator: Schaltungsträger mit Leiterbahnen
Querschliff einer dichten Keramik-Schicht
Quelle: F.-L. Toma, A. Potthoff, L.-M. Berger, C. Leyens: „Demands, Potentials, and Economic Aspects of Thermal Spraying with Suspensions: A Critical Review“ in Journal of Thermal Spray Technology, Vol 24(7), 2015, S. 1143–1152
Querschliff durch Mehrlagen-Schichtheiz-System
Quelle: IFKB Uni Stuttgart
Dünne Edelmetall-Schichten
Für Schaltkontakte und Heizleiterschichten
- Forschungsprojekt TherMeS, zusammen mit dem Institut für Fertigungstechnologie keramischer Bauteile der Uni Stuttgart
- Projektträger: BMWi, Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand ZIM; Förderkennzeichen: KF3197502AG4
- Suspensionsgespritzte Metall-Beschichtungen
Anwendungsgebiete
- Silber-Legierungen und Silber-Dispersisonsschichten (z.B. Silber-Graphit, Silber-Zinnoxid) für Schaltkontakte, z.B. in Sicherungskästen und Relais
- Heizleiterschichten aus dünnen (10µm bis 50 µm) Nickel-Chrom-Legierungen
Weiteres Anwendungsgebiet
- Heizleiterschichten aus dünnen (10µm bis 50 µm) Nickel-Chrom-Legierungen
Verschleißschutz
- Suspensionsgespritzte Chromoxidschichten stellen einen umweltfreundlichen und länger haltbaren Hardchrom-Ersatz dar
- Aufgrund ihrer Nanostruktur wird im Vergleich zu konventionellen Chromoxidschichten die Rissausbreitung unterdrückt und die Härte gesteigert
- In der Abbildung ist zu erkennen, dass bei konventionell gespritzten Chromoxid-Schichten das Risswachstum parallel zu den Schichtlagen erfolgt, während sich die Risse in einer supensionsgespritzten Chromoxid-Schicht gleichmäßig in alle Richtungen ausbreiten. Zudem breiten sich die Risse in der supensionsgespritzten Schicht insgesamt weniger stark aus. Dadurch wird die Verschleißbeständigkeit erhöht.
Anwendungsgebiet: Verschleißschutzschicht für Kolbenstangen
Quelle: A. Killinger, A. Rempp, P. Müller, A. Manzat und R. Gadow, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mit Suspensionen aus nano- und submikronskaligen Oxidpulvern High-velocity oxy-fuel spraying with suspensions consisting of nanoscale and submicronscale oxide powders in: Thermal Spray Bulletin to be published in 2015 Hrsg. GTS eV
Aufsicht auf Nanostrukturierte Oberfläche
Quelle: A. Killinger, Suspensionsflammspritzen – Thermokinetisches Beschichtungsverfahren zur Verarbeitung submikron- und nanoskaliger Werkstoffe In: Stuttgarter Impulse – Fertigungstechnik für die Zukunft Schriftliche Fassung der Vorträge zum Fertigungstechnischen Kolloquium am 29. bis 30. September 2010 in Stuttgart; FTK 2010 Stuttgart, 2010, ISBN: 978-3-925589-51-5
Superhydrophobe Oberflächen
- Suspensionsgespritzte Schichten können so hergestellt werden, dass sie eine große, nanostrukturierte Oberfläche haben (siehe Bild „Aufsicht auf nanostrukurierte Oberfläche“).
- Dadurch werden superhydrophobe-Eigenschaften möglich.
Superhydrophobe Oberflächen sind auch unter dem Begriff Lotus-Effekt bekannt. Sie werden eingesetzt für:
- Selbstreinigende Beschichtungen
- Anti-Icing-Beschichtungen (z. B. für Flugzeuge oder Windräder)
Elektroden mit großer Oberfläche
Die große, nanostrukturierte Oberfläche von suspensionsgespritzten Schichten kann aber auch für effektivere Elektrodenprozesse eingesetzt werden, wie:
- Elektrolyse
- Elektrokatalyse
Ein typisches Anwendungsbeispiel sind Brennstoffzellen
Aufsicht auf Nanostrukturierte Oberfläche
Quelle: A. Killinger,
Suspensionsflammspritzen – Thermokinetisches Beschichtungsverfahren zur Verarbeitung submikron- und nanoskaliger Werkstoffe
In: Stuttgarter Impulse – Fertigungstechnik für die Zukunft
Schriftliche Fassung der Vorträge zum Fertigungstechnischen Kolloquium am 29. bis 30. September 2010 in Stuttgart; FTK 2010
Stuttgart, 2010, ISBN: 978-3-925589-51-5
Querschliff einer Wärmedämmschicht: hohe Porosität
Quelle: A. Killinger,P. Müller and R. Gadow, High Velocity Suspension Flame Spraying and Suspension Plasma Spraying of Oxide ceramics in: Thermal Spray 2012: Proceedings of the International Thermal Spray Conference (May 21-24, 2012, Houston, Texas, USA), Eds: Basil R. Marple, Arvind Agarwal, Margaret M. Hyland, Yuk-Chiu Lau, Chang-Jiu Li, Rogerio S. Lima, and André McDonald, ASM International, 2012
Seitenansicht einer Wärmedämmschicht: Säulenartiges Wachstum
Quelle: Forschungszentrum Jülich, N. Schlegel
Wärmedämmschichten
Durch Suspensionsspritzen wird ein Schichtwachstum erzielt, das bislang nur mit teuren Vakuumtechniken möglich war:
- Bei geeigneter Wahl der Beschichtungsparameter können säulenartig wachsende und poröse Beschichtungen hergestellt werden.
- Solche Schichten werden als Wärmedämmschichten in Gasturbinen und Flugzeugturbinen eingesetzt.
Ihr ansprechpartner
Jeremias Blum
Anwendungsentwicklung / B.Eng.
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Jeremias Blum
Anwendungsentwicklung / B.Eng.
Spritzverfahren
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Mehr über unsere innovativen Verfahren
Erfahren Sie mehr über unsere einzigartigen Spritzverfahren und deren Anwendungen. Vom Kaltgasspritzen über das Thermische Spritzen bis zum Suspensionsspritzen – wir helfen Ihnen, die passende Lösung für Ihr Projekt zu finden.
Ergebnisse
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Beeindruckende Ergebnisse
Entdecken Sie die neuartigen Einsatzmöglichkeiten und faszinierenden Ergebnisse des Suspensionsspritzens. Dieses hochentwickelte Verfahren ermöglicht außergewöhnlich dichte und gleichmäßige Beschichtungen, die höchste Standards erfüllen.
Komplettfertigung
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Maximale Effizienz im ganzen Prozess
Unsere Komplettfertigung vereint verschiedene Fertigungsprozesse und bietet passgenaue Lösungen für komplexe Anforderungen. Diese Herangehensweise sorgt dafür, dass Produkte schneller, effizienter und in herausragender Qualität hergestellt werden.