Kaltspritzen industrieller Gleitschichten (KaSpriGleit)

Problemstellung:
Weniger Reibung in Produktionsanlagen, Motoren, Getrieben usw. steigert den Wirkungsgrad und damit die Wirtschaftlichkeit dieser Systeme. Der daraus resultierende reduzierte Energieeinsatz verbessert die Gesamtenergiebilanz und verringert den Schadstoffausstoß erheblich. Ein vielversprechender Lösungsansatz ist die Verbesserung der Gleiteigenschaft durch optimierte Produktionslösungen für die direkte Beschichtung von tribologisch hochbe-anspruchten Bauteilgleitflächen, wobei auf separate Gleitlagereinsätze (Buchsen und Lager-schalen) verzichtet werden kann. Eine zusätzliche Motivation für diese Entwicklung ist die EU-Richtlinie 2011/65/EU-RoHS II, nach der die bisher eingesetzten bleihaltigen Gleitschich-ten durch bleifreie Alternativwerkstoffe ersetzt werden sollen. Gleitelemente, wie z. B. Gleitlager in Verbrennungsmotoren, Reibflächen in Hydraulikpumpen oder Gleitschichten für verschleißreduzierende Werkstückoberflächen, werden bislang unter hohem Aufwand in Komponentenbauweise hergestellt und anschließend in Bauteile oder Grundkörper integriert. Die dabei angewendeten Verfahren, wie Aufschmelzen oder Verlöten, sind zeit- und kostenintensiv sowie unter Qualitätsgesichtspunkten nicht für alle Werkstoffkombinationen realisierbar.

Projektziel:
Ziel des KMU-innovativ-Projekts KaSpriGleit ist es, hochreibfeste Metallschichten für Gleitanwendungen zu erforschen und diese mittels ebenfalls zu entwickelndem Kaltgasspritzver-fahren direkt auf die Bauteile aufzuspritzen.

Vorgehensweise:
Arbeitsschwerpunkte sind die Entwicklung und Herstellung von geeigneten Bronzepulvern für die Gleitschichtherstellung und die Erarbeitung des Kaltgasspritzprozesses für unterschiedli-che Beschichtungspulver. Dabei sollen zum einen verschiedene Bronzen zu Schichten für Gleitanwendungen verarbeitet und zum anderen Bleipartikel durch funktionalisierte Nanopartikel ersetzt und erprobt werden. Die Beschichtungsprozesse sind dahingehend zu qualifizie-ren, dass die neuartigen Pulver direkt auf die Bauteile aufgetragen werden können und damit das Auflöten auf massive Buntmetall- oder Stahlplatten entfallen kann. Dabei stehen opti-mierte Gleiteigenschaften, hohe Abriebbeständigkeit der Gleitschichten im Fokus der Ent-wicklungsarbeiten sowie deren prototypische Umsetzung.

Anwendungspotenziale und erwartete Ergebnisse:
Das neuartige Beschichtungsverfahren soll zunächst an Gleitschichten für Hydraulikzylinder, Gleitleisten und Wellen getestet und bei erfolgreichen Ergebnissen auf weitere Anwendungen übertragen werden. Einsatzmöglichkeiten sind bei allen Anwendungen gegeben, bei denen metallische Bauteile an- oder ineinander gleiten, wie z. B. Kolben- und Zylindersysteme sowie Hydraulikpumpen und Verbrennungsmotoren.

• BÖGRA Technologie GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Helmut-Schmidt-Universität
• Putzier Oberflächentechnik GmbH
• TLS Technik GmbH & Co. Spezialpulver KG