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Partnerschaften für thermisches Spritzen

Ein EU-Team hat eine Forschungsallianz mit mehreren chinesischen Hochschulpartnern sowie eine neue Einrichtung hervorgebracht. Auf Wissenstransferveranstaltungen und in Form des Austauschs erforschten die Mitglieder des Netzwerks die Industriebeschichtung mit Hilfe des thermischen Spritzens, wobei neue Modellierungssoftware erzielt wurde.
Partnerschaften für thermisches Spritzen
Das EU-finanzierte Projekt IPACTS (International partnership for advanced coatings by thermal spraying) erschuf eine Forschungspartnerschaft zwischen der EU und China. Zweck waren Wissenstransfer und Forscheraustausch innerhalb eines Konsortiums aus EU-Hochschulen und chinesischen Universitäten.

In erster Linie brachte das Vorhaben ein neues gemeinsames Labor an den Start. Der dritte Projektworkshop wurde von dieser Einrichtung organisiert. Des Weiteren organisierte das Team den Austausch zwischen den Partnern im Umfang von 83 Personenmonaten. Mehr als 30 wissenschaftliche Arbeiten in Fachzeitschriften und um die 10 Konferenzpräsentationen waren Resultate der Zusammenarbeit. Das Projekt bot außerdem spezielle Schulungen für Nachwuchsforscherinnen und -forscher an.

Die gemeinsame Forschung ergab fünf neue Typen von Software zur Modellierung thermischer Spritzprozesse einschließlich Plasmaspritzen, Kaltgasspritzen und Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen (HVOF, High-Velocity-Oxygen-Fuel).

Im Hinblick auf die Auswirkungen fester Nanopartikel auf HVOF-Spritzprozesse hat das Team festgestellt, dass kleine Tröpfchen mit hohen Konzentrationen eine hohe Oberflächenspannung aufwiesen. In dieser Situation gab es Schwierigkeiten bei der Initialisierung des Fragmentierungsprozesses. Die Verdampfung dominierte den Prozess bei kleinen Tröpfchen und resultierte in übrigbleibenden Nanopartikeln. Dennoch unterlagen große Tropfen innerhalb der Brennkammer einer starken Fragmentierung, und gespritzte Nanopartikel können die Pistole noch vor der vollständigen Verdampfung verlassen.

Die kritische Geschwindigkeit bildete den wichtigsten Parameter des Prozesses des Kaltgasspritzens. Das Team stellte jedoch fest, dass, wenn die Aufprallgeschwindigkeit über einem bestimmten Schwellenwert liegt, ein Übergang von der Erosion zur Ablagerung geschieht. Die Modellierung ergab etliche nützliche Informationen für das Kaltgasspritzen.

Weitere Arbeiten umfassten die Simulation des Lichtbogenströmungsverhaltens bei Plasmakanonen mit Bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit sowie die Erwärmung oder Abkühlung von verschiedenen Teilen der Pistolen.

Das Team entwickelte zudem neue Prozesse, etwa das Suspensionsplasmaspritzen bei sehr geringem Druck. Das Verfahren resultierte in merklichen Verbesserungen. Ein zusätzlicher Prozess beinhaltet ein Trockeneistreibmittel für das Plasmaspritzen, das die Oberfläche reinigt und die Ablagerung verbessert. Zu guter Letzt entwickelte die Gruppe eine qualitativ hochwertige Nanobeschichtungsrate für Titandioxid. Das Raumtemperaturverfahren ermöglicht die Beschichtung von Farbstoffsolarzellen mit dem Oxid, was möglicherweise Effizienzsteigerungen nach sich ziehen wird.

Das Projekt IPACTS leistete Hilfestellung beim Aufbau von Mechanismen für langfristige Industrieforschungspartnerschaften zwischen der EU und China. Letztlich können die resultierenden Anwendungen einschließlich des Trockeneisplasmaspritzens potenziell bei weiteren thermischen Spritzverfahren eingesetzt werden.

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Schlüsselwörter

thermisches Spritzen, Beschichten, IPACTS, Plasmaspritzen, Kaltgasspritzen
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