Kaltgasspritzen: Beschichtung in Überschallgeschwindigkeit

Mit ihrer neuesten Technologie setzt die Impact Innovations GmbH Maßstäbe für die flexible Beschichtung von Oberflächen und die additive Fertigung von Bauteilen mittels Kaltgasspritzen. Beim Messebesuch durfte das DDW-Team erfahren, welche Anwendungsgebiete abgedeckt werden und wie der Prozess funktioniert.

Mittels einer Hochleistungs-Spritzgaspistole werden Metallpartikel beschleunigt, auf die gewünschte Oberfläche aufgebracht und durch die kinetische Energie zu einer festen Schicht.
Der Vorteil: Das Trägermaterial wird durch die Kaltgas-Technologie thermisch kaum beeinflusst. Zudem bietet der Auftrag über die Spritzgaspistole beinahe keine Einschränkungen was Material und Dimension betrifft. Die Anwendung der Technologie reicht so von feinsten Kontakten in der Elektronik bis hin zur additiven Fertigung ganzer Triebwerke für Luft- und Raumfahrt.

• Mehr Infos zur Impact Innovations GmbH: www.impact-innovations.com
  Mehr Beiträge von DDW zum Thema Additive Fertigung: www.die-deutsche-wirtschaft.de/themen/additive-fertigung/

Faktencheck: So funktioniert die Technologie

Das Kaltgasspritzen ist das jüngste Verfahren im Bereich des thermischen Spritzens. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren bietet das Kaltgasspritzen besondere Vorteile, da der Spritzwerkstoff beim Prozess weder an- noch aufgeschmolzen wird. Damit wird der thermische Einfluss auf Schicht und Trägermaterial gering gehalten.

Die hohe kinetische Energie der Partikel und der damit verbundene, hohe Verformungsgrad beim Aufprall auf dem Bauteil, ermöglichen die Herstellung von homogenen und sehr dichten Schichten, bei einer variablen Schichtdicke von wenigen hundertstel Millimetern bis hin zu mehreren Zentimetern.

Es werden vorwiegend metallische Schichten hergestellt, deren physikalische und chemische Eigenschaften sich kaum von denen des Ausgangswerkstoffes unterscheiden.

Bei der neusten Anlagentechnologie der Impact Innovations GmbH wird ein Prozessgas, vorzugsweise Stickstoff oder Helium, bei bis zu 80 bar Druck einer Spritzpistole zugeführt und im Pistolengehäuse auf maximale Temperaturen von bis zu 1200°C aufgeheizt.

Die anschließende Expansion des erhitzten und hochgespannten Gases in einer konvergent-divergenten Düse auf Umgebungsdruck hat zur Folge, dass das Prozessgas auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und im gleichen Moment auf Temperaturen von unter 100°C abkühlt.

Das Spritzpulver wird mittels einer Pulverförder-Einheit und einem gleichartigen Trägergas im konvergenten Bereich der Düse injiziert und im Hauptgasstrom auf Partikelgeschwindigkeiten von bis zu 1200 m/s beschleunigt.

Die Partikel treffen in dem stark fokussierten Spritzstrahl auf die, in vielen Fällen unbehandelte, Bauteiloberfläche auf, verformen zugleich das Substrat und sich selbst und bilden eine fest haftende, dichte und oxidarme Schicht.