Diamant macht Keramik besonders verschleißfest

Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Bernhard Reichenbach bernhard.reichenbach@konradin.de

Zur diesjährigen Hannover Messe ließen es sich verschiedene Aussteller der kombinierten Teilmesse Surfacetechnology und Powder Coating Europe nicht nehmen, Harley-Davidson-Motorräder als Blickfang auf ihren Ständen zu postieren. Deren Eigenschaften stehen symbolhaft auch für die Oberflächentechnik-Branche: Traditionsreich, doch gleichzeitig leistungsstark und dynamisch präsentierte sie sich.

Über 400 Aussteller zeigten im Rahmen der internationalen Leitmesse ein breites Spektrum an Neuheiten und Weiterentwicklungen aus allen Bereichen der Oberflächentechnik, vom Reinigen und Vorbehandeln über das Lackieren, Emaillieren und Galvanisieren bis zum Messen und Prüfen. Unterrepräsentiert war allerdings der Bereich Lasertechnik zur Oberflächenbehandlung. Anbieter entsprechender Systeme zum Härten und Glätten, Reinigen, Be- und Entschichten hätten sicher ein interessiertes Publikum gefunden.

Nach Angaben des Veranstalters lockte die Fachschau deutlich mehr Besucher als die Vorveranstaltung, bei der etwa 31 000 Interessenten gezählt wurden. Ein Grund hierfür war, dass die Surfacetechnology durch die erstmalige Einbeziehung der Powder Coating Europe deutlich aufgewertet wurde. Vor dem Hintergrund der europäischen VOC-Richtlinie zur Einschränkung von organischen Lösemitteln hat die Pulverlackierung an Bedeutung gewonnen.

Eine weitere Ursache für den Erfolg der Schau war deren Verlegung von der etwas abseits gelegen Halle 27 in die zentraler positionierte Halle 5. 2005 ist indes ein erneuter Wechsel vorgesehen: Die Messe zieht in die größere benachbarte Halle 6. Dabei bleibt das gewohnte Umfeld und vor allem der Kontakt zur Zuliefermesse Subcontracting in Halle 5 bestehen.

Beschichten

Zu den interessantesten Neuheiten der Messe gehörte eine Entwicklung, die auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Oberflächentechnik vorgestellt wurde: die diamantbeschichtete Keramik Diacer für extrem beanspruchende Anwendungen. Hintergrund ist, dass Diamant erheblich verschleiß- und korrosionsbeständiger ist als alle anderen Materialien, und „dass diamantbeschichtete Oberflächen mit sehr viel weniger Reibung aufeinander gleiten als unbeschichtete“, erläuterte Dr. Markus Höfer vom Fraunhofer-Institut Schicht- und Oberflächentechnik (IST) in Braunschweig. Die mit einer 3 bis 10 µm dünnen Diamantschicht belegten Keramikwerkstoffe eignen sich daher besonders für Hochleistungswerkzeuge wie Wendeschneidplatten, Ziehsteine oder stark beanspruchte Dichtungen für Pumpen und Rührwerke. „Gleitringdichtungen aus Diacer bieten sich speziell für Anwendungen an, wo Dichtungen ohne ein schmierendes und kühlendes Medium im Dichtspalt zumindest kurzzeitig trocken laufen“, erklärte Höfer. „Für diese Problematik gibt es bisher noch keine wirklich befriedigende Lösung.“

Im Maschinenbau werden hartanodisierte Aluminiumteile erfolgreich eingesetzt. Die harten und widerständigen Oxidschichten besitzen zwar sehr gute Verschleißeigenschaften, doch sind sie bezüglich ihrer Gleiteigenschaften relativ stumpf und weisen recht hohe Reibungskoeffizienten auf. Die Produktreihe Alfiflon der Alufinish GmbH & Co. KG, Andernach, soll die Gleiteigenschaften deutlich verbessern. Die auf wässrigen Fluorpolymer-Dispersionen basierenden Produkte bilden auf den anodisierten Aluminium-Oberflächen einen beständigen Trockenschmierfilm. Ein typischer Vertreter der Stoffgruppe ist das als Teflon bekannte Polytetrafluorethylen, das so leicht übereinander gleitet wie nasses Eis über nasses Eis.

Ein neuartiger, kostengünstiger Überzug für Metallteile vor dem Kaltumformen ist Dacroforge. Das einfach zu handhabende Gleitsystem der Dacral S.A, Creil/Frankreich, soll die Kaltumform-Möglichkeiten der Teile erweitern und die Verfahrenszuverlässigkeit sowie die Qualität der Teilefertigung verbessern. Da sich Phosphatierungsbäder erübrigen, vermeidet der Anwender die damit verbundenen Belastungen und Kosten für die Entsorgung des Abwassers. Dacroforge-Anlagen sind für mechanische Trommelwaren-Anwendung sowie kontinuierliche Stahldraht-Beschichtung erhältlich.

Das PVD-Hartstoffbeschichtungssystem Dreva 600 der VTD Vakuumtechnik Dresden GmbH, Dresden, ist eine mittelgroße Anlage zum High-Speed-Verschleißschutzbeschichten von Werkzeugen und Bauteilen. Ein optimiertes Verhältnis von Kammergröße und nutzbarem Plasmavolumen soll dem Anwender ein günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis bieten. „Bedingt durch den Einsatz von bis zu vier Quellengruppen bei Kombination zweier patentierter Hohlkatoden-Bogenplasmaquellen sind internationale Spitzenwerte bezüglich der Chargenzeit möglich“, betonte Michael Falz, Leiter Forschung und Entwicklung. „Besonders bei größeren Stückzahlen schlägt sich dies unmittelbar in günstigen Preisen pro beschichtetem Bauteil nieder.“ Die Plasmaquellen sollen für eine sehr hohe Plasmadichte sorgen, was die Schichten besonders kompakt, hart und temperaturbeständig macht. Die Implementierung der wichtigsten internationalen Standardverfahren wie TiAlN-Beschichten steigert den Anwendernutzen zusätzlich.

Reinigen/Entschichten

Im Umfeld industrieller Anwendungen haben sich verschiedene Formen der trockenen Reinigung mit CO2 etabliert. Ein Beispiel sind die von Anbietern wie der Multimatic GmbH & Co., Hilter, und der Icetech GmbH, Rheinbrohl, vorgestellten transportablen oder stationären Kompakt-Geräte. Mit diesen wird grobkörniges, tiefgefrorenes CO2-Granulat per Strahlpistole auf Werkstückoberflächen „geschossen“, was Materialverkrustungen sowie Fett-, Farben- oder Lackschichten effizient und umweltfreundlich entfernen soll. Nach Angaben der Anbieter wird das Grundmaterial nicht beeinträchtigt.

Eine sanftere Methode, beispielsweise zum Säubern empfindlicher Bauteile oder zum Vorbereiten von Klebeflächen, bietet der Einsatz von feinkörnigem CO2-Schnee. Dieser entsteht, wenn flüssiges CO2 unter hohem Druck durch eine feine Düse gepresst wird. Ein entsprechendes wirkungsvolles und kostengünstiges Verfahren haben das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart, sowie die Venjakob GmbH & Co. KG, Rheda-Wiedenbrück, entwickelt. Der CO2-Schnee reinigt rückstandsfrei und umweltfreundlich.

Kleinteile aus Metall oder Kunststoff effizient und wirtschaftlich zu säubern und zu trocknen, ist die Aufgabe der vollautomatischen Durchlauf-Reinigungsanlage Conclean der UCM AG, Rheineck/Schweiz. Dies kann mit einem nasschemischen Prozess mit physikalischer Unterstützung sowie mit Ultraschall erfolgen. Die Einrichtung in horizontaler Bauform „lässt sich aufgrund ihres geringen Platzbedarfs auch dort betreiben, wo bisherige Anlagen infolge ihrer großen Abmessungen nicht aufgestellt werden können“, erläuterte Geschäftsführer Rolf-Martin Hohl. „Durch ihren modularen Ansatz ist sie leicht in Fertigungslinien zu integrieren und mit bestehenden Fertigungsschritten zu vernetzen.“ Das System wird abwasserfrei betrieben. Zusätzliche Investitionen erübrigen sich.

Unempfindliche Klein- und Massenteile sowie hochwertige große Werkstücke lassen sich jetzt auf nur einer Anlage vollautomatisch reinigen, entgraten, entzundern, aufrauen und mattieren – die kontinuierlich arbeitende Muldenband-Durchlaufanlage RMBD 500 der Rösler GmbH, Untermerzbach, macht’s möglich. Sie vereint die Vorteile herkömmlicher Chargen- und Hängebahnanlagen in einem System. So können beispielsweise Aluminium-Druckgussteile von 20 bis 400 mm Kantenlänge gestrahlt werden, die sonst in einer Hängebahnanlage personal- und zeitaufwendig bearbeitet werden müssten. Der geringe Abstand der Schleuderräder zu den Teilen soll für qualitativ hochwertige Strahlergebnisse und eine wirtschaftliche Durchsatzleistung sorgen.

Hohe Plasmadichte macht Schichten besonders kompakt und hart

Verschleißbeanspruchte Steckerstifte und Haltebuchsen bei sogenannten Brechkupplungen erhalten durch eine Chemisch-Nickel-Schicht eine verschleiß- und korrosionsfeste Oberfläche. Die chemische Vernickelung nach dem bleifreien Verfahren Durni-Coat 571 der AHC Oberflächentechnik GmbH & Co. OHG, Kerpen, steigert die Verschleißfestigkeit so, dass die Zyklenzahl in Steck- und Zugversuchen mehr als verdoppelt wird. Das Durni-Coat-Verfahren soll die konturgenaue Abbildung der Oberfläche ermöglichen. Scharfe Kanten, Vertiefungen, zugängliche Hohlräume und Bohrungen werden gleichmäßig beschichtet.