Das Spezialchemieunternehmen Evonik entwickelt im Rahmen eines von der Landesregierung Nordrhein-Westfalen und der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekts neue tribologisch modifizierte Kunststoffpulver auf Basis von VESTAKEEP® PEEK (Polyetheretherketon) für laserbasierte Pulververfahren.
Das übergeordnete Ziel des Projekts unter dem Namen „ENLAPRO“ besteht in der Ausarbeitung eines energieeffizienten, laserbasierten Produktionsverfahrens für PEEK-basierte tribologische Beschichtungen. Damit können metallische Komponenten beschichtet werden, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind — etwa Kolben oder Lagerschalen in Verbrennungsmotoren oder Metallbauteile in Klimakompressoren.
Mit der Entwicklung neuer Hochleistungsmaterialen auf Basis von VESTAKEEP® PEEK legt das Unternehmen die Grundlage für die Projektarbeit, die Ende 2021 abgeschlossen sein soll. Dabei greift das Spezialchemieunternehmen auf mehr als 50 Jahre Erfahrung in der Polymerchemie an seinem weltweit größten Produktionsstandort im Chemiepark Marl zurück.
Mehr Effizienz durch weniger Reibung
Eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere im Maschinen- und Automobilbau, ist durch Reib- und Verschleißbeanspruchungen bei gleichzeitig höchsten Anforderungen bezüglich Temperaturbelastung und Korrosionsbeständigkeit geprägt. Dies erfordert oftmals den Einsatz spezieller Beschichtungen. Hinsichtlich der Materialeigenschaften sind insbesondere Hochleistungspolymere für solche Anwendungsfälle prädestiniert. Aufgrund seiner exzellenten Materialeigenschaften, sehr hohen mechanischen, thermischen und chemischen Beständigkeit fällt VESTAKEEP® PEEK eine besondere Position zu.
Konventionelle Beschichtungsverfahren umfassen typischerweise mehrere Schritte: eine chemische Bauteilreinigung sowie eine Vorbehandlung des Bauteils mittels Strahlmedien, einen Schichtauftrag in Pulverform mit einem Materialverlust von bis zu 70 Prozent und einen anschließenden, energieaufwendigen Ofenprozess. Darin wird das komplette Bauteil auf typischerweise 400 °C erwärmt, um das Beschichtungsmaterial aufzuschmelzen und so eine haftfeste Beschichtung zu erhalten.
Neues Beschichtungsverfahren verbraucht weniger Energie
Der zentrale Innovationsgehalt des neuen Verfahrens besteht in der signifikanten Vergrößerung der Energieeffizienz, da lediglich das Beschichtungsmaterial und eine dünne Randschicht des Bauteils mittels Laserstrahlung erwärmt werden. Ersten Berechnungen zufolge könnte durch den Einsatz des laserbasierten Beschichtungsverfahrens der Energieverbrauch gegenüber Ofenprozessen um mehr als 90 Prozent gesenkt werden. Das neue Beschichtungsverfahren verspricht zudem eine nachhaltige Reduktion des Materialverlustes bei der Schichtapplikation sowie den Verzicht auf chemische Reinigungsmittel und Strahlmedien dank einer Laservorbehandlung.
Weitere Projektpartner des durch die Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Projektes sind die Unternehmen Carl Bechem GmbH, Hagen (Entwicklung von PEEK-Beschichtungen), die Clean-Lasersysteme GmbH, Herzogenrath (Laservorbehandlung) und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen (Laserverfahrensentwicklung).
