Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSZiel des SAB-Projekts »Ternäre oxidkeramische Funktionsmaterialien und -schichten« ist eine signifikante Steigerung der Lebensdauer und Betriebssicherheit von Windkraftanlagen bei gleichzeitiger Minimierung der Reibleistung (Erhöhung des Wirkungsgrads), hoher Durchschlagfestigkeit und der Reduzierung von Lagergeräuschen durch den Einsatz angepasster ternärer Oxidkeramiken als keramische Beschichtungslösung in bewegten (rotierenden) Bezugssystemen. Solche Keramiken finden bis jetzt keine Verwendung als Spritzzusatzmaterial für thermische Beschichtungsmethoden nach DIN EN 657. Die Entwicklung derartiger ternärer Zusammensetzungen ist Ziel des Teilvorhabens des Fraunhofer IKTS.
Das keramische Werkstoffsystem Al2O3-Cr2O3-TiO2 soll die Vorteile der jeweiligen Einzelkeramiken vereinen und durch chemische Verbindungen dieser drei Oxide bzw. Mischkristallbildung eine entsprechende Multifunktionalität aufweisen, die Werkstoffe dieses ternären Materialsystems als Beschichtungswerkstoff qualifiziert. Das so entwickelte Pulver wird durch die Methoden des thermischen Spritzens an der TU Chemnitz zu dünnen, hoch funktionellen Schichten weiterverarbeitet. Für die Beschichtung werden zwei Verfahrensvarianten angewendet (APS / HVOF). Die beiden Beschichtungsmethoden werden jeweils an den keramischen Spritzzusatzwerkstoff angepasst. Die Adaption beinhaltet dabei Expansionsgeometrien zum Beschleunigen und Aufschmelzen der keramischen Pulver sowie eine Anpassung aller relevanten Beschichtungsparameter des Gesamtprozesses. Am Ende des Forschungsvorhabens sollen als Demonstrator reale Lagerelemente in Windkraftturbinen beschichtet werden.
Finanzierung: SAB/EFRE
Projektzeitraum: Mai 2018 bis April 2020
Projektpartner:
- TU Chemnitz, Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik, Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik
