Eine wirtschaftliche und \u00f6kologisch nachhaltige Kunststoffverarbeitung erfordert langlebige und entsprechend verschlei\u00dffeste Maschinenkomponenten. Mit dem AiF-Projekt \u00bbOberfl\u00e4chenmodifikation zur Verschlei\u00dfreduzierung hochbelasteter Werkzeugoberfl\u00e4chen in Extrudern der Kunststoffverarbeitung (ExtruderVerschlei\u00df)\u00ab bearbeiten das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Schicht- und Oberfl\u00e4chentechnik IST und das s\u00fcddeutsche Kunststoffzentrum SKZ dazu ein gemeinsames Vorhaben. <\/b><\/p>\n
Das Forschungsvorhaben ist im Dezember 2021 gestartet. Untersucht werden die Oberfl\u00e4chenmodifikationen auf Basis von PACVD-Beschichtungen und Bor-Diffusionsbehandlungen. Das Vorhaben adressiert die Anforderungen der in der Wertsch\u00f6pfungskette beteiligten Unternehmen und hier insbesondere kmU, wie Compoundeure und Oberfl\u00e4chenveredler sowie Anlagenhersteller.<\/p>\n
Ziel ist es, ein Beschichtungsverfahren auszuw\u00e4hlen, mit dem eine optimale Mischwirkung bei maximalem Durchsatz und minimalem Energieeintrag sichergestellt werden kann. Dabei m\u00fcssen allerdings einige Anforderungen erf\u00fcllt werden. Zum einen werden die Oberfl\u00e4chen von Schneckenwellen und Extruderd\u00fcsen durch moderne Kunststoffe, deren Gebrauchseigenschaften immer h\u00e4ufiger mithilfe von Faserverst\u00e4rkungen, F\u00fcllstoffen und Additiven gesteigert werden, sehr stark beansprucht. Zus\u00e4tzlich k\u00f6nnen korrosive Umgebungsbedingungen die Strapazierung der Bauteile intensivieren. Zum anderen bestehen hohe Anforderungen an die Produktivit\u00e4t in Bezug auf die realisierbaren Dr\u00fccke und die geforderten kurzen Durchlaufzeiten. Die komplexe Geometrie von D\u00fcsen sowie Schneckenelementen schr\u00e4nkt aufgrund der schwierigen geometrischen Erreichbarkeit die Auswahl geeigneter Beschichtungsverfahren f\u00fcr Verschlei\u00dfschutzsysteme ein.<\/p>\n
Als ein geeignetes Verfahren wird zun\u00e4chst die plasma-aktivierte chemische Gasphasenabscheidung (PA-CVD) untersucht, die mittels plasmachemischer Umsetzung von Gasgemischen d\u00fcnne Hartstoffbeschichtungen erm\u00f6glicht. In speziellen Prozessen k\u00f6nnen mehrlagige Titandiborid- und Titannitridphasen enthaltende Mehrlagenschichten erzeugt werden. Diese weisen eine f\u00fcr die mechanische Beanspruchung g\u00fcnstige Nanokompositstruktur auf. Das in der Phasenmischung vorhandene harte und chemisch sehr stabile Titandiborid wirkt dem adh\u00e4siven und korrosiven Angriff entgegen.<\/p>\n
Das zweite Verfahren, das betrachtet wird, l\u00e4sst durch eine thermochemische Randschichtbehandlung Bor in die Randzone des Werkzeugs eindiffundieren. Dadurch werden harte und korrosionsbest\u00e4ndige Boridausscheidungen gebildet, die ebenfalls ein hohes Potenzial bieten, alle Anforderungen der Anwendung zu erf\u00fcllen.<\/p>\n
Im Vorhaben werden zun\u00e4chst die Verschlei\u00dfmechanismen zwischen Schmelze und Werkzeugoberfl\u00e4che identifiziert und bewertet. Daraufhin werden zur Reduzierung des Verschlei\u00dfes auf der Oberfl\u00e4che die unterschiedlichen borhaltigen Oberfl\u00e4chenmodifikationen im Laborma\u00dfstab charakterisiert und beschrieben. Abschlie\u00dfend erfolgt zum Nachweis der Anwendbarkeit eine Evaluierung unter industriellen Bedingungen.<\/p>\n
Interessierte Unternehmen sind herzlich eingeladen, im projektbegleitenden Ausschuss des Forschungsvorhabens kostenfrei mitzuwirken und sich \u00fcber die aktuellen Ergebnisse zu informieren. Das Vorhaben wird im Rahmen des Programms zur F\u00f6rderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) der Forschungsvereinigung Kunststoff-Zentrum \u00fcber die AiF vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gef\u00f6rdert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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