Strukturkonservierende Hartstoffschichten

Bei Umformprozessen wie beispielsweise der Warmmassivumformung spielt die Struktur der Oberfläche eine maßgebliche Rolle. Am Fraunhofer IST konnten nun Voraussetzungen für eine optimale Gesenk­oberflächengestaltung und deren erfolgreiche Konservierung definiert werden.

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Trockenumformung von Aluminiumlegierungen

Die Beherrschung schmierstofffreier Umformprozesse stellt einen Beitrag zur Etablierung von ökologisch und ökonomisch effizienteren Fertigungstechnologien dar. Das Fraunhofer IST entwickelte Schichtsysteme, mit denen sich Trockenumformprozesse von Aluminiumlegierungen realisieren lassen.

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Temperaturmessung im Aluminium-Druckguss

Während eines Druckgussprozesses wirken enorme Kräfte und Temperaturen auf die belasteten Werkzeuge. In einem Kooperationsprojek ist es nun gelungen, Dünnschichtsensorik direkt als Beschichtung auf der Werkzeugoberfläche zu implementieren.

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Sensor­kontrollierte Momentenverbindungen

Um ein Bauwerksmonitoring zu ermöglichen, wurden am Fraunhofer IST unterschiedliche Module mit sensorischen Dünnschichtsystemen aufgebaut, die innerhalb von neu ent­wickelten Momentenverbindungen die auftretenden Belastungen und Temperaturen im direkten Reibkontakt erfassen können.

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Heizleiter für Mikrokunststoff-Spritzgusswerkzeuge

Das Fraunhofer IST verfolgt den Ansatz, über speziell für den Einsatz im Spritzgusswerkzeug entwickelte Dünnschichtheizelemente die Kontaktfläche der Werkzeugwandung zur Kunststoffschmelze direkt zu beheizen und damit eine qualitativ hochwertige Konturabformung während des Spritzgussprozesses zu erzielen.

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Antiadhäsive konturtreue Schichten für die Kunststoff-Formgebung

Mit Spritzguss- und Heißprägeverfahren können Kunststoffprodukte mit definierten und komplexen Formen und Strukturen geschaffen werden. Für die wirtschaftliche Fertigung hoher Stückzahlen sind kurze Zykluszeiten erforderlich. Das Fraunhofer IST arbeitet hier an wirtschaftlichen Beschichtungslösungen, die Zykluszeiten verkürzen, die Entformung erleichtern und die Qualität erhöhen.

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Maschinenbau, Werkzeuge und Fahrzeugtechnik

Im Geschäftsfeld »Maschinenbau, Werkzeuge und Fahrzeugtechnik« werden vor allem Schichtsysteme zur Reibungsminderung sowie zum Verschleiß- und Korrosionsschutz entwickelt und anwendungsorientiert optimiert. Dies beinhaltet den gesamten Prozess von der Vorbehandlung über die Schicht- und Prozessentwicklung inklusive der Analytik und Simulation bis hin zur Anwendung. Die Vorbehandlung umfasst dabei neben der Reinigung insbesondere die Einstellung der Oberflächen­topographie mit Strahl- oder Plasmaprozessen sowie ggf. eine Diffusionsbehandlung. Beispiele für Anwendungen im Bereich Bauteile und Komponenten sind:

  • DLC und Hartstoffschichten für Motor- und Antriebskomponenten
  • Oberflächen für Batterien und Brennstoffzellen in mobilen Anwendungen
  • Antihaft- und Antifouling-Beschichtungen
  • Oberflächenoptimierung und Korrosionsschutz von Hybridbauteilen
  • Metallisierung und Funktionalisierung von Kunststoffen
  • Hochkorrosionsfeste Kohlenstoffschichtsysteme für Dichtungsanwendungen

Ein weiteres wichtiges Thema ist die Auslegung von Beschichtungsprozessen durch Simulation realer 3D-Bauteile.

 

Im Bereich Maschinenbau und Werkzeuge stehen diese Anwendungsfelder im Vordergrund:

  • Beschichtungen von Druckgusswerkzeugen
  • Werkzeugbeschichtungen für die Kunststoffform­gebung (Pultrusion, Spritzguss)
  • Plasmadiffusionsbehandlung (inklusive thermo­dynamischen Simulationen) sowie Beschichtung von Schmiede- und Presshärtwerkzeugen


Darüber hinaus werden sensorische Oberflächen für die unterschiedlichsten sicherheitsrelevanten Anwendungsgebiete entwickelt und erfolgreich eingesetzt. Beispiele sind:

  • Sensorische Unterlegscheiben für eine kontinuierliche Kraftüberwachung
  • Druck- und Temperatur-Dünnschichtsensorik für hochbelastete Werkzeuge
  • Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen
  • Magnetische Funktionsschichten

Zu unseren Kunden zählen neben Schichtherstellern vor allem Unternehmen der Automobilindustrie, Werkzeughersteller und -anwender sowie Schichtanwender aus allen Bereichen des Maschinenbaus.