Schichten mit bedarfsgerechten Eigenschaften Profis für Optik und Haptik - KEM

Schichten mit bedarfsgerechten Eigenschaften

Profis für Optik und Haptik

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An Oberflächen werden stets steigende Anforderungen gestellt. Unternehmen der Branche beantworten wachsende Ansprüche an Funktion, Optik und Haptik mit innovativen Beschichtungslösungen.
Ob Fahrzeug-, Maschinen- oder Anlagenbau, Luft- und Raumfahrt oder Medizintechnik – Oberflächenbehandlungen sind unverzichtbarer Bestandteil moderner Fertigungsverfahren. Sie verleihen Produkten bedarfsgerechte Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Verschleißschutz, Härte, Gleiteigenschaften sowie Reibungsminderung und sorgen damit für ein Plus an Qualität, Lebensdauer und Einsatzfähigkeit.
Hoch im Kurs stehen auch Schichten, mit denen sich Oberflächen Schmutz abweisend, leicht zu reinigen oder antibakteriell ausstatten lassen. Darüber hinaus spielen Beschichtungslösungen eine immer wichtigere Rolle, wenn es um optische und haptische Eigenschaften geht.
Mit neuen Entwicklungen, prozesssicheren und umweltverträglichen Verfahren sowie einer immer größeren Palette abscheidbarer Materialien erweitern die Unternehmen der Branche die Einsatzmöglichkeiten und geben Impulse für neue Anwendungen.
Bedarfsgerecht durch PVD- und CVD-Schichten
Optimale Perspektiven, Bauteilen und Werkzeugen maßgeschneiderte Eigenschaften zu verleihen, bieten PVD- und CVD-Schichten. PVD (Physical Vapor Deposition) steht für die Beaufschlagung des Werkstücks mit verdampfendem Material bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und über 500 °C. CVD- (Chemical Vapor Deposition) Beschichtungen, bei denen das Werkstück eine Gas-Beaufschlagung auf chemischer Basis erfährt, erfolgen bei höheren Temperaturen.
DLC-Beschichtungen (Diamond-Like-Carbon), die unter anderen von Ionbond als PVD- und CVD-Beschichtungen auf das Werkstück aufgebracht werden, eignen sich für sehr viele Anwendungen. Besonders effektiv sind sie auf Bauteilen und Werkzeugen, die starkem Verschleiß ausgesetzt sind. Daneben sorgen sie durch verminderte Reibung für einen höheren Wirkungsgrad und verbesserte Leistungsfähigkeit von Komponenten in Tribosystemen wie bewegte Maschinenteile oder Antriebs- und Motorenelemente. Zudem sind die Beschichtungen elastisch, so dass sie bis zu einem gewissen Grad der plastischen Verformung des Grundwerkstoffs folgen, ohne abzuplatzen. Eine Modifikation von DLC-Schichten für die Medizintechnik oder pharmazeutische und Lebensmittelindustrie ist ebenfalls möglich. So kann beispielsweise die Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität von Humanimplantaten verbessert werden.
Ein wichtiges Einsatzgebiet von PVD-Schichten zum Beispiel in der Automobilindustrie ist das Metallisieren von Kunststoffen. Durch die gezielte Auswahl der Metalle und deren Schichtdicke generiert Hartec Schichten mit unterschiedlichsten Eigenschaften, zum Beispiel leit- oder nicht-leitfähig. Oft ermöglicht die Beschichtung eine kostengünstigere Auslegung der Fertigungsschritte und verbessert die Konstruktionsvoraussetzungen hinsichtlich der Formgestaltung.
Zum Einsatz kommen PVD-Schichten auch, wenn es um die optische Erscheinung von Produkten geht, denn sie bieten ein großes Spektrum an Farboptionen und Schutz vor Kratzern. Mit nanostrukturierten Schichten lassen sich die mechanischen Eigenschaften von Zerspan-Werkzeugen auf das System der Spanabnahme abstimmen und dadurch deren Standzeit verlängern.
Die Laserablation, wie sie von Axyntec angeboten wird, ermöglicht durch Abscheiden von Hochleistungskeramiken auf einkristallinen Substraten (Keramik, Halbleiter), Metallen und Glas viele unterschiedlichste Funktionen für bestehende oder neue Anwendungen. Durch den Aufbau eines Multischichtsystems können dabei Materialien kombiniert und damit verschiedene Funktionen realisiert werden.
Sol-Gel: Viele Eigenschaften für Metalloberflächen
Mit Sol-Gel werden nass-chemische Verfahren bezeichnet, mit denen sich Beschichtungen mit vielfältigen Eigenschaften herstellen lassen. Aus löslichen Verbindungen, beispielsweise Silan-Monomeren, wird ein Sol hergestellt und durch Sprühen oder Tauchen auf die Werkstücke aufgebracht. Nach dem Verdunsten der Trägerflüssigkeit vernetzen die Silan-Monomere miteinander und bilden ein nanoskaliges, glasartiges Siliciumnetzwerk auf der Werkstückoberfläche, das eine chemische Bindung mit dem Substrat eingeht.
Bei den anorganisch-organofunktionellen Sol-Gel-Systemen von Interlotus lassen sich in das anorganische Siliciumnetzwerk funktionelle Gruppen einbauen, die der Oberfläche neue Eigenschaften verleihen. Diese können individuell auf die jeweilige Anforderung abgestimmt werden. Korrosionsbeständigkeit, Abriebfestigkeit oder chemische Beständigkeit lassen sich ebenso einstellen wie Easy-to-clean-Eigenschaften, Antifingerprint oder Hydrophobie. Zudem kann die Beschichtung elastisch eingestellt werden, so dass ein Umformen des veredelten Werkstoffes möglich ist.
Chemisch entgraten und polieren
Die zunehmende Miniaturisierung von Bauteilen und immer komplexere Formen erschweren deren mechanische Nachbearbeitung wie das Entgraten und Glätten von Oberflächen oder das Säubern von Laserschneidkanten. Für diese Aufgaben bietet Poligrat effiziente Lösungen wie chemisches Entgraten und Elektropolieren. Beide stellen im Prinzip eine Umkehr des galvanischen Prozesses dar: Unter Gleichstrom wird von der Werkstückoberfläche Metall abgetragen. Der Abtrag erfolgt belastungsfrei und erstreckt sich bevorzugt auf die Mikrorauheiten. Strukturen im Makrobereich bleiben erhalten, werden aber an der Oberfläche unabhängig von ihrer Form geglättet und verrundet. Nach der Behandlung ist die Oberfläche metallisch rein, glatt, spannungs- und rissfrei – auch innerhalb von Bohrungen, Durchbrüchen und Hinterschneidungen. Selbst nach innen umgelegte Bohr- und Schleifgrate werden beseitigt. Vorteile bieten diese nasschemischen Verfahren auch bei dynamisch belasteten Bauteilen, da damit Defekte aus der Oberfläche entfernt werden können, und so die Lebensdauer der Bauteile erhöht wird. Chemisch entgraten lassen sich inzwischen auch Exoten wie Niob, Rhenium, Tantal, Wolfram, Zirkon, Aluminiumdruckguss, Nickel/Nickeleisen, Molybdän sowie Kobalt, Magnesium und Titan einschließlich Legierungen.
Axyntec: Laserablation KEM 582
Hartec: Metallisieren KEM 583
Interlotus: Sol-Gel-Systeme KEM 584
Ionbond: PVD- und CVD-Beschichtungen KEM 585
K&R Messe: Surfacts KEM 586
Polygrat: Chemisch entgraten und polieren KEM 587
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