Intelligentes Produktionssystem für nanostrukturierte Beschichtungen durch thermisches Spritzen (MANUNET-iNanospray)

Problemlage:
Es wurde bereits gezeigt, dass nanostrukturierte Beschichtungen basierend auf Metallmatrix-Hartphasen-Verbundwerkstoffen (MMC) hergestellt werden können, welche Bauteilkomponenten eine deutlich erhöhte Lebensdauer ermöglichen. Um jedoch den Prozess stabil und reproduzierbar zu gestalten, die Bearbeitung auf komplexen Bauteilen zu ermöglichen und somit marktgerechte Technologien zu etablieren, welche Energie- und Ressourcenschonender gestaltet ist, bedurfte es weiterer Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Hierfür benötigte es ein durchgängiges Informations- bzw. Dokumentationssystem in der Prozessentwicklung, sowie eine Automationszelle, welche ebenfalls den humanen Einsatz bei gesundheitsproblematischen Herstellungsprozessen einspart.

Projektziel:
Ziel des Projektes war es, ein auf ein Expertensystem basiertes Produktionssystem zur Herstellung von nanostrukturierten Hartmetallwerkstoffbeschichtungen mit Hilfe der der thermischen Spritztechnik zu entwickeln, welches auf fortgeschrittenen Roboter- und Automationstechnologien hervorgeht. Dies sollte ermöglichen, die Oberfläche eines Bauteils ressourcen- und energieeffizient, mit hoher Qualität, Geschwindigkeit und Flexibilität, zuverlässig und reproduzierbar zu beschichten.

Arbeitsplanung:
Es wurden optimale Kombinationen von Pulverwerkstoffen mit dem erforderlichen Beschichtungsverfahren (HVOF und CGS) zur Herstellung nanostrukturierter Schichtsysteme entwickelt und erprobt. Danach wurde ein erweitertes robotergestütztes, automatisiertes Handhabungssystem bzw. Prozesskontrollsystem (Expertensystem) mit integrierter Prozesssensorik und HMI (Human-Machine-Interface) aufgebaut, das zusätzlich auf eine ressourcen- und umweltschonende Beschichtung hin optimiert wurde.

Ergebnisverwertung:
Die Ergebnisse des Projekts ermöglichen die flexible Anwendung von nanostrukturierten Beschichtungen auf hochbelasteten Bauteilen und den effizienten Einsatz in der Massenproduktion als auch auch bei kleineren Serien.Die Nachfrage an Funktionsschichten, welche beispielsweise Verschleiß oder Korrosion verbessern, ist aufgrund nötiger Einsparungen an Energie und Ressourcen hoch. Insbesondere die Beschichtungstechnologie basierend auf dem thermischen Spritzen hat eine dominante Rolle auf dem internationalen Markt, d.h. im schnell wachsenden Markt für nanostrukturierte Schichten ist die Verwertung der Ergebnisse sehr aussichtsreich. Sie kann einem sehr breiten Anwenderkreis, wie der Chemie-, Automobil- und Stahlbranche, zur Verfügung gestellt werden.

• projekt Automation GmbH
• Putzier Oberflächentechnik GmbH