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Fraunhofer-Forscher und Ingenieure der Thyssen-Krupp Stahl AG werden am Dortmunder OberflächenCentrum (DOC) eng zusammenarbeiten. Das besiegeln die Partner am 2. Dezember in einem Kooperations- und Rahmenvertrag. Im Frühsommer 2000 sollen alle Versuchshallen, Labor- und Büroräume fertiggestellt sein. Geplant ist, dass bis zu 80 Mitarbeiter der Thyssen Stahl AG und bis zu 20 Mitarbeiter aus den Fraunhofer-Instituten für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Dresden und für Schicht- und Oberflächentechnik IST, Braunschweig auf das ehemalige Gelände der Westfalenhütte in Dortmund ziehen. Damit entsteht eins der größten Zentren für Oberflächentechnik in Deutschland.
Die Oberflächentechnik ist eine Querschnittstechnologie, deren Bedeutung in Zukunft noch wichtiger wird, weil damit die Funktionalität der Oberfläche optimiert werden kann - unabhängig von dem Grundmaterial des Bauteils. Werkzeuge, Halbzeuge und Bauteile lassen sich durch eine gezielte Modifikation der Oberfläche wirksam gegen Verschleiß, Korrosion und Verluste durch Reibung schützen. Deshalb bündelt die Thyssen-Krupp Stahl AG ihre Aktivitäten und Kompetenzen im DOC.
Die deutsche Forschung nimmt weltweit eine Spitzenstellung im Bereich der Oberflächentechnik ein. Um durch eine rasche Diffusion der Forschungsergebnisse die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie am Weltmarkt zu stärken, hat die Fraunhofer-Gesellschaft entschieden, sich mit einer Projektgruppe aus Wissenschaftlern von IWS und IST am DOC zu beteiligen. Ziel ist, gemeinsam mit der Thyssen-Krupp Stahl AG innovative Verfahren der Oberflächentechnik zu entwickeln und in die industrielle Praxis umzusetzen. Die Partner kooperieren bereits in einem vom BMBF geförderten Verbundprojekt zum Thema »Neuartige Schichtsysteme für die Oberflächenveredelung von Stahlband«.
»Wir werden am DOC moderne Technologien wie Plasma-, Laser- und Elektronenstrahlverfahren einsetzen. Damit veredeln wir Oberflächen im Tiefenbereich von Nanometern bis hin zu Millimetern«, erläutert Projektgruppenleiter Dr. Axel Zwick. »Allerdings führen wir nicht nur FuE-Arbeiten aus, sondern beraten Kunden bei Problemen, erstellen Machbarkeitsstudien, richten Pilotserien ein und erproben neue Verfahren«, so Zwick weiter. Obwohl die Ingenieure eng mit der Thyssen-Krupp Stahl AG und deren Kunden kooperieren, steht ihr Know-how auch anderen Unternehmen zur Verfügung. »Der große Vorteil ist, dass hinter unserer Projektgruppe die beiden Mutterinstitute stehen und wir einen Brückenkopf für die gesamte Fraunhofer-Gesellschaft bilden. Im Bedarfsfall können wir auf ein breites Kompetenzspektrum zurückgreifen«, erklärt Zwick.
Die Geräteausstattung ist konsequent auf industrielle Anforderungen ausgerichtet. Im Fraunhofer-Technikum des DOC wird etwa - neben einem mobilen 4 kW Nd YAG Laser inklusive entsprechender Bearbeitungsanlagen - eine Beschichtungsanlage installiert, mit der auch große Teile von bis zu 1,2 m Höhe und 1,2 m Durchmesser mit dünnen Schutzschichten beschichtet werden können. »So eine große Anlage haben wir nicht einmal am Institut in Dresden«, freut sich Axel Zwick. Neben den üblichen Hartstoffschichten können damit neuartige superharte Kohlenstoffschichten abgeschieden werden. Diese Diamor®-Beschichtung wurde am IWS entwickelt. In diesen Schichten sind die Kohlenstoffatome ähnlich wie in Diamant gebunden, zugleich sind sie ohne kristalline Ordnung, d.h. amorph, ein Glas also. Damit vereinen sie hohe Härte und hohe chemische Stabilität mit hoher Oberflächengüte. Sie stellen einen wirkungsvollen Schutz gegen Verschleiß und Korrosion dar. Insbesondere bei fehlendem oder reduziertem Schmiermittel verringern Diamor®-Schichten die Reibung und schützen gegen Kaltverschweißungen.
Um Diamor®-Schichten aus Kohlenstoff herzustellen, nutzen die Wissenschafter eine selbst entwickelte PVD-Variante, das Laser-Arc-Verfahren. Dieses patentierte Verfahren kombiniert die gute Steuerbarkeit des Lasers mit der hohen Produktivität der Vakuumbogenbeschichtung. Mit diesem Verfahren gelingt es, die Schutzbeschichtungen bei niedrigen Temperaturen unter 100 °C abzuscheiden, so dass sie auch auf temperaturempfindlichen Materialien aufgetragen werden können. Die Diamor®-Beschichtungen haben sich schon bei zahlreichen Industrietests bewährt. Sie verringern z. B. bei spanenden Werkzeugen - wie Bohrern -, umformenden Werkzeugen - wie Ziehringen und Prägestempel -, aber auch bei Fördereinrichtungen und Motorenkomponenten die Reibung.
Diamor®-Beschichtungen mit dem Laser-Arc-Verfahren sind nur ein Beispiel von neuen, vom IST und IWS entwickelten, Schichtsystemen und Verfahren. Die Wissenschaftler hoffen, ihnen durch die Mitarbeit am DOC weitere Anwendungsgebiete erschließen zu können. »Mit der Thyssen-Krupp Stahl AG als starkem Partner bekommen wir einen besseren Zugang zur Großindustrie, erfahren, wo deren Probleme
liegen und erkennen Trends und Entwicklungen am Markt«, nennt Axel Zwick weitere Gründe, weshalb sich Fraunhofer-Institute am DOC engagieren.
Sabine Denninghoff
Ansprechpartner:
Dr. Axel Zwick
Telefon 02 31/8 44-35 12, Telefax 02 31/8 44-60 25
Fraunhofer-Projektgruppe am Dortmunder OberflächenCentrum (DOC)
Eberhardstraße 12, D-44120 Dortmund
Email: zwick@iws.fhg.de
Criteria of this press release:
Economics / business administration, Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Research projects
German
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