Zum Hauptinhalt springen

Bestens gerüstet für die Energiewende

Smarte Oberflächenbeschichtungen können dazu beitragen, die Ziele zur Emissionskontrolle und zur CO2-Einsparung einzuhalten.

Denn: Sie schützen einzelne Komponenten, die bei der Erzeugung von Energie durch alternative Quellen genutzt werden, vor starken Beanspruchungen. Diese Komponenten sind den Kräften von Wasser, Wind und chemischen Reaktionen ausgesetzt und unterliegen der Beanspruchungen durch abrasiven Verschleiß, Erosion und Kavitation.

 

Thermisch gespritzte Schichten vermindern den Verschleiß

Die Bedeutung beispielsweise der Windkraft für Deutschland steigt von Jahr zu Jahr. Im Jahr 2019 wurde allein aus Windenergie auf See 24 705 GWh Strom erzeugt. Thermisch gespritzte Schichten haben das Potential, die Lebensdauer eben dieser und anderer Komponenten für die Stromerzeugung erheblich zu verlängern. Dadurch bleibt außerdem der Wirkungsgrad der Komponenten hoch und die Nennleistung steht eine längere Zeit zur Verfügung. Das betrifft vor allem Turbinen, die bei der Erzeugung von Energie durch Festoxidbrennstoffzellen (SOFC) sowie Wind- und Wasserkraft eingesetzt werden. Thermisch gespritzte Schichten an den Oberflächen dieser Komponenten verhindern den Verschleiß zwar nicht, aber sie vermindern ihn erheblich.

Ein smartes Trio: Thermisches Spritzen, Auftragschweißen und Auftraglöten

Oberflächen faszinieren uns nicht nur deshalb, weil sie gut aussehen, sondern vor allem weil sie funktionieren. Manche tragen zur optischen Aufwertung bei, andere wiederum erweitern den Anwendungsspielraum oder die Einsatzfelder für ein Bauteil. Durch die Beschichtung von Oberflächen sind die technischen Möglichkeiten fast unbegrenzt.

Eine solche Oberflächenbeschichtung kann zum Beispiel durch das thermische Spritzen hergestellt werden. Sie schützt ein Bauteil an kritischen Stellen gegen thermische, chemische oder mechanische Angriffe, wie Verschleiß und Korrosion und kann dabei noch mehr: Bei Bedarf kann die Spritzschicht Wärme oder Elektrizität leiten oder – andersherum – gegen sie dämmen oder isolieren. Durch ihren Einsatz kann ein Produkt unter Umständen leichter und in unterschiedlichen Anwendungsgebieten erst einsatzfähig werden.

Besondere Eigenschaften thermisch gespritzter Schichten

Dabei hat das thermische Spritzen eine Besonderheit: Es legt sich nicht einfach auf die Oberflächenstruktur des Bauteils, sondern verklammert sich damit. Dabei werden Spritzzusätze so aufgeschmolzen und/oder so beschleunigt, dass auf dem Grundwerkstoff eine neue, typisch lamellenförmige Schicht entsteht. In den verschiedenen Anwendungsgebieten des thermischen Spritzens – wie der Luft- und Raumfahrt oder dem Maschinen- und Anlagenbau – rechnet es sich, ein kostengünstigeres Grundmaterial zu verwenden und dieses zum Beispiel mit einer dünnen Verschleißschutzschicht zu versehen. Außerdem werden in diesen Industriezweigen oftmals gleich mehrere Anforderungen an das Material gestellt: So müssen Pumpen, die aggressive Stoffe, wie Klärschlamm, Beton, Säuren oder Basen fördern, nicht nur einem Korrosionsangriff Stand halten, sondern auch einer abrasiven Belastung. Thermische Spritzverfahren zeigen darüber hinaus bei sensiblen „Bauteilen“ ihr Können: In der Medizintechnik beispielsweise „verstecken“ sich orthopädische Implantate unter einer aufgetragenen, biokompatiblen „Tarnmaske“ aus Titan und Hydroxylapatit. Sie sorgt dafür, dass das körperfremde Implantat deutlich besser vom natürlichen Gewebe im Körper angenommen wird.

Schutz vor Korrosion und Verschleiß

Am häufigsten wird das thermische Spritzen jedoch zum Schutz vor Korrosion und vor Verschleiß eingesetzt. Für diese beiden Zwecke ebenso bestens geeignet sind das Auftragschweißen und Auftraglöten. Diese drei Verfahren sorgen für eine Standzeiterhöhung der Anlage oder des Bauteils und bestenfalls für einen Produktionsvorteil. Gerade deshalb lohnt es sich, die facettenreichen Einsatzmöglichkeiten dieser Verfahren bekannter zu machen.

„„Das Besondere am thermischen Spritzen: Beschichtungsmaterialien, Substrate, Anwendungen, Schichtzusammensetzungen und Suspensionen können je nach Bedarf kombiniert und praktisch umgesetzt werden. Das macht diese Technologie unter anderem so erfolgreich."

Werner Krömmer, Vorstandsmitglied der GTS

Mehr Informationen zur Oberflächentechnik

Zwei neue Beiträge der Initiative „Faszination Oberflächentechnik“ greifen dieses Thema deshalb nun auf und stellen sie auf der Website zur Verfügung:

Zum einen gibt eine „Technische Information“ die wichtigsten Ergebnisse zu diesem Thema. In einer PDF-Broschüre, die die Gemeinschaft Thermisches Spritzen e. V. (GTS) erstellt hat, findet sich außerdem eine Übersicht über die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten für thermisch gespritzte Schichten bei unterschiedlichen Turbinentypen.

Zum anderen informiert ein aktueller Fachbeitrag „Thermisches Spritzen von Offshore-Windenergie-Anlagen zum Schutz vor Korrosion“ von Dr. Frank Prenger (Grillo Werke) und Werner Krömmer (Linde GmbH) über den Korrosionsschutz von Duplex-Systemen.

Mit beiden Beiträgen informiert die Initiative über die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten thermisch gespritzter Schichten und zeigt, wie gewinnbringend sie im Rahmen der Energiegewinnung eingesetzt werden können.


Interessante Links:

Zu den technischen Informationen der GTS und weiteren Downloads zum Thema

Zum Fachbeitrag „Thermisches Spritzen von Offshore-Windenergie-Anlagen zum Schutz vor Korrosion“

Zur Gemeinschaft Thermisches Spritzen e. V. (GTS)

Faszination Oberflächentechnik

Ihr Kontakt im DVS

Projektleitung:
Dipl.-Ing. Jens Jerzembeck

Initiative „Faszination Oberflächentechnik“

Die GTS und der DVS sorgen dafür, dass die Anwendungsmöglichkeiten der drei genannten Verfahren sichtbar werden. Gemeinsam haben sie die Initiative „Faszination Oberflächentechnik“ gegründet. Sie bietet nicht nur Einsteigerinformationen für Branchenfremde, sondern liefert auch zahlreiche Beispiele dafür, wie die drei Verfahren erfolgreich in der Praxis umgesetzt werden.
 

Informieren Sie sich über Faszination Oberflächentechnik

 

Autoren:
Jens Jerzembeck und Isabel Nocker