Innovative Keramik-Metall-Beschichtung verbessert Produkteigenschaften
Dass ungleiche Partner oft die beständigsten Verbindungen eingehen, bestätigt eine neuartige Keramik-Metall- Beschichtung, die mit geringerem Materialaufwand und überdurchschnittlicher Beständigkeit überzeugt.
Zum Unternehmen
Gründung
1876
Unternehmensgegenstand
Herstellung von hochverschleißfesten Präzisionsteilen aus Metall
Mitarbeiter
385
Ausgangssituation
Das Unternehmen fertigt u. a. hochpräzise Press-, Trägerund Deckbleche für die Basismaterial- und Leiterplattenindustrie sowie Schneckenelemente und Extruderteile u. a. für die Lebensmittel-, Chemie- und Petrolindustrie. Picard betreibt dazu einen hochspezialisierten Maschinenpark für mechanische Vor-, Be- und Endbearbeitung, Wärmebehandlung sowie Schweiß- und Schneidverfahren.
Ziel des Projektes war die verschleißbeständigere Gestaltung des Doppelwellenextruders als Kernprodukt des Unternehmens. Dazu sollten neue Ansätze wie der Einsatz Pius Finanzierung ressourcenschonender Werkstoff- und Oberflächentechnologien im Rahmen eines F&E-Projekts untersucht werden. Der in diesem Rahmen entwickelte Prototyp sollte mit einer dünnen hochverschleiß- und korrosionsbeständigen Innenbeschichtung der Laufflächen versehen werden. Picard strebte eine Keramik verstärkte, hochfeste Metallmatrix mit mikro- und nanostrukturierten Ausrichtungen an. Durch eine spezielle Warmbehandlung sollten Schicht und Grundkörper verbunden werden.
Maßnahmen und Vorteile
Die Innenbeschichtung geometrisch komplexer Oberflächen mit dem neuartigen Keramik-Metall-Mix stellte die Fachleute vor große Herausforderungen. Eine Versuchsreihe ergab, dass das „Kompaktieren“, das Beschichten mit Hilfe von Unterdruck, in Form eines Material-Tapes das gewünschte Ergebnis erzielte. Hierzu entwickelte das Unternehmen ein innovatives Verfahren, mit dem preiswert und ressourcenschonend Tapes hergestellt werden können. Mit dieser Methode können heute komplexe Bauteilgeometrien mit Schichtdicken bis zu 4 mm produziert werden. Die Schichtmatrix konnte in Folge der Versuche in einem Bereich von bis zu 62 HRC (Härteprüfung nach Rockwell) und einem Karbidanteil von 60% verbessert werden. Die zugehörigen Vakuum-Wärmebehandlungskenn-
linien wurden gezielt auf die verschiedenen Zusammensetzungen der Schicht angepasst.
Darüber hinaus wurden die verschiedenen Schichten mechanisch geschliffen. Versuche ergaben, dass Schichten mit einem Hartstoffgehalt von 40% und einer Schichtmatrixhärte von 55 HRC noch wirtschaftlich bearbeitet werden können.
Umfangreiche Untersuchungen bestätigten eine überdurchschnittliche Verschleissbeständigkeit der neuentwickelten Keramik-Metall-Verbundbeschichtung (CerMet) und damit die Standzeiterhöhung der Doppelwellenextruder.
Der Weg zur Finanzierung
Die Euromat GmbH, ein Spezialist für Füge-, Löt- und Beschichtungsaufgaben und Berater des Unternehmens, hatte im März 2010 vor Projektbeginn die PIUS-Finanzierung der Effizienz-Agentur NRW hinzugezogen.
Nach einer erfolgreichen Voranfrage im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) beantragte die Carl Aug. Picard GmbH & Co. KG eine Förderung beim Projektträger Euronorm GmbH. Das Vorhaben wurde im April 2010 mit einem Zuschuss vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Das Projektvolumen des F&E-Vorhabens betrug 350.000 Euro. Das Projekt startete im Mai 2010 und endete im Oktober 2011.
Projektpartner
Dipl.-Ing. Michael Busenbecker
Carl Aug. Picard GmbH
+49 2191 89 32 33
michael.busenbecker@capicard.de
Dr. Ino J. Rass
EUROMAT GmbH
+49 241 963 12 30
i.rass@euromat.de
Marcus Lodde
Effizienz-Agentur NRW
+49 203 378 79 58
lod@efa.nrw
Matthias Graf
Effizienz-Agentur NRW
+49 203 378 79 46
mgr@efa.nrw
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