Gemeinschaft Thermisches Spritzen e.V.


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GTS-Archiv  #006

22.04.99


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GTS-Mitglied erhält DVS-Auszeichnung:
Förder
preis für die Linde AG und die Universität der Bundeswehr München

Kostengünstige Verfahrensoptimierung und Qualitätssicherung beim Thermischen Spritzen

Bisher war die Optimierung von Verfahren des thermischen Spritzens in der Regel sehr kosten- und zeitintensiv: Hochqualifiziertes Bedienungspersonal hatte aufwendige Messungen mit Hilfe teurer, empfindlicher und komplizierter Technik durchzuführen.

Junge Nachwuchswissenschaftler der Universität der Bundeswehr München haben jetzt mit Know-how- und Hardware-Unterstützung der Linde AG, Geschäftsbereich Linde Gas, Unterschleißheim, ein neues Diagnostikverfahren entwickelt, das neben seiner Zuverlässigkeit und den niedrigen Kosten durch einfache Handhabung besticht. Es läßt sich nicht nur für die Optimierung thermischer Spritzverfahren nutzen, sondern ermöglicht eine effektive Qualitätssicherung und -kontrolle in der industriellen Anwendung. Für die Präsentation des Particle Flux Imaging (PFI)-Verfahrens nahm der 32jährige Wissenschaftler Jochen Zierhut am 19. März 1999 in Düsseldorf den mit 500 DM dotierten UTSC’99 Best Paper Award entgegen. Diesen Förderpreis vergibt der DVS Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. alle zwei Jahre im Rahmen der UTSC United Thermal Spray Conference & Exposition. Die Auszeichnung erhalten Nachwuchswissenschaftler aus Wirtschaft und Hochschulen für herausragende Leistungen auf dem Gebiet des thermischen Spritzens.

Das PFI-Diagnostikverfahren basiert auf der Tatsache, daß jedem Betriebszustand eines thermischen Spritzprozesses eine charakteristische Leuchtdichteverteilung des heißen beschleunigenden Trägermediums – je nach Verfahren z.B. Plasma oder Brenngas – sowie des Schichtpartikel-Strahls zugeordnet ist. "Bereits kleine Veränderungen der Betriebsparameter führen zu detektierbaren Unterschieden in der Leuchtdichteverteilung", erklärt der 32jährige Werner Krömmer von der Linde AG, Geschäftsbereich Linde Gas, der neben Zierhut federführend an dem Forschungsprojekt beteiligt war. "Diese Unterschiede lassen Rückschlüsse auf die Schichtqualität und Auftragseffizienz zu, da diese neben Pulvereigenschaften und Substratvorbehandlung direkt von Parametern wie der Partikeltemperatur und -geschwindigkeit abhängen."

Beim PFI-Verfahren wird die Strahlung von Trägermedium und Partikeln zwischen der Quelle des Trägermediums (z.B. Plasmabrenner, HVOF-Pistole etc.) und der Substratoberfläche mit einer stationären, hochauflösenden CCD-Kamera ohne spektrale Auflösung aufgenommen. Eine durch den Einsatz vorgeschalteter Graufilter ermöglichte, relativ lange Belichtungszeit von > 5 ms verhindert eine Verfälschung der Diagnose durch kurzzeitige Schwankungen. Das Bild zeigt diffus leuchtende Strahlen ohne verwirrende einzelne Partikelbahnen. Die Grauwerte des von der CCD-Kamera erfaßten Bildes wandelt ein angeschlossener PC in Falschfarben um. Linien gleicher Farbe (Isochromen) weisen die gleiche Leuchtdichte auf. "Änderungen in der Strahlung lassen sich leicht erkennen, da sie sich auf die Leuchtdichte auswirken und somit zu Verschiebungen der Isochromen führen", erläutert Krömmer. "Noch deutlicher wird das anhand einer digitalen Differenzbildung zwischen den beiden Vergleichsaufnahmen, bei der alle Änderungen rot hervorgehoben sind."

Abgesehen von der Entwicklung und Optimierung thermischer Beschichtungsprozesse eignet sich das PFI-Diagnostikverfahren auch für den Einsatz in der Qualitätssicherung und -kontrolle. Dazu wird zunächst ein optimaler Betriebszustand eingestellt und die dazugehörige Leuchtdichteverteilung als Referenzbild festgehalten. Während des Betriebes wird die Leuchtdichte dann fortlaufend aufgenommen und protokolliert. "Der Vergleich mit dem Referenzbild ermöglicht es, Abweichungen vom gewünschten Betriebszustand unmittelbar zu erkennen und umgehend notwendige Maßnahmen zu ergreifen", freut sich Krömmer.

Der UTSC’99 Best Paper Award gilt jedoch nicht nur der innovativen Verfahrensentwicklung und ihren praktischen Auswirkungen, sondern auch der Ausarbeitung und Präsentation der wissenschaftlichen Arbeit. In einem verständlichen, klar gegliederten Vortrag erläuterten die Nachwuchswissenschaftler das neue Diagnostik-Verfahren sowohl im allgemeinen als auch anhand eines Beispiels: dem Plasmaspritzverfahren, bei dem es besonders ungünstige Einflußgrößen zu meistern galt. Aufnahmen des CCD-Kamerasystems des anwendungstechnischen Zentrums der Firma Linde – sowohl im Originalzustand als auch nach der PC-Bearbeitung – verdeutlichten die Funktionsweise und Ergebnisse des PFI-Verfahrens. Zu guter wissenschaftlicher Arbeit gehört heute eben auch eine überzeugende, nachvollziehbare Dokumentation und Präsentation.

Weitere Informationen bei:
Linde AG, Geschäftsbereich Linde Gas
Wernern Krömmer
Fax: +49 89 31001-5463
E-Mail: peter.heinrich@linde-gas.com
Internet: www.linde.de


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Zuletzt aktualisiert: 28.07.17
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