Keramikschichten mindern Triebwerkabgase

Turbinenschaufel mit dünner Keramikbeschichtung aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumoxid (YSZ): eine solche Wärmedämmschicht ermöglicht eine höhere Betriebstemperatur in der Turbine, wodurch sich die Treibstoff-Ausbeute verbessert.
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Mit einer neu entwickelten keramischen Hitzeschild-Technologie können Flugzeuge sparsamer, umweltfreundlicher und robuster werden. Dafür wird ein Pulver aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumoxid (YSZ) mit Wasser zu einer Suspension angerührt. Mit diesem flüssigen Pulvergemisch lassen sich im Spritzverfahren schnell und preisgünstig Turbinenschaufeln und andere Flugzeugteile beschichten. Solche und ähnliche Schilde machen Flugzeugtriebwerke möglich, die weniger Kraftstoff verbrauchen und die Atmosphäre nicht so stark verschmutzen. Die am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden entwickelte Technologie wurde inzwischen mit dem Schweizer Anlagenbauer AMT in die industrielle Praxis überführt. Das Suspensionsspritzverfahren ermöglicht hochwertige und langlebige Schutzschichten selbst auf großen Bauteilen zu vergleichsweise niedrigen Kosten. Um Wärmedämmschichten zu erzeugen, sind bisher vor allem zwei Technologiepfade üblich: Beim Elektronenstrahlverdampfern in Vakuumkammern entstehen sehr hochwertige und langlebige Schichten. Das Verfahren ist allerding teuer. Das Atmosphärische Plasmaspritzen ist zwar relativ preiswert. Aber die Schutzschichten sind wenig belastbar. Das YSZ-Suspensionsspritzen stößt auch in der Halbleiterbranche stößt auf großes Interesse. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sollen nun erschlossen werden. Gemeinsam mit kleinen und mittleren Unternehmen arbeitet das Fraunhofer IWS daran, auch Hartmetall wie Wolframcarbid in einer Kobalt-Matrix spritzbar zu machen.

Autor(en): Ke

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