Remschijven staan bloot aan voortdurende, extreme mechanische belastingen. De slijtage die hierdoor ontstaat, produceert fijne deeltjes die een milieubelasting vormen. Fraunhofer ILT en RWTH Aachen hebben een coatingprocedé ontwikkeld dat dit kan verminderen. Extreme high-speed laser material deposition (EHLA, een vorm van laser cladding) beschermt remschijven tegen slijtage en corrosie. En omdat minder materiaal verbruikt wordt, is het economisch haalbaar, stelt Fraunhofer ILT.

Traditionele remschijven worden gemaakt van grijs gietijzer met lamellaire grafietfasen. Dit is relatief goedkoop, heeft een goede thermische geleidbaarheid en hoge thermische capaciteit. Nadeel is echter de sterke neiging tot corrosie in combinatie met hoge materiaalslijtage tijdens het gebruik, waardoor veel fijne deeltjes vrijkomen.

Conventionele coatingprocessen zoals galvaniseren of thermisch spuiten, konden tot nu toe lastig afdoende bescherming bieden. Coatings geproduceerd met conventionele processen krijgen vaak poriën en scheurtjes. Dergelijke processen maken namelijk geen metallurgische verbinding tussen het gietijzer en de beschermende coating. Ook zijn ze relatief duur en verbruiken ze veel materiaal.

Het nieuwe proces, ontwikkeld door Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aken, samen met de leerstoel voor digitale additieve productie DAP aan de RWTH Universiteit van Aken, moet die nadelen zo veel mogelijk uitsluiten.

Extreme high-speed laser material deposition (EHLA) maakt gebruik van laser cladding (oftewel oplassen). Het brengt een laag aan die een metallurgische verbinding aangaat met het grijs gietijzer van de schijf waardoor het zeer sterk hecht.

De coating blijft op deze manier intact, waardoor het een ​​langere en effectievere bescherming van het onderdeel biedt. Bovendien is het proces geschikt voor een breed scala aan materialen, zodat voor elke specifieke toepassing een milieuvriendelijke coating te selecteren is.

Met het EHLA-proces worden de poederdeeltjes van het coatingmateriaal direct in de laserstraal gesmolten in plaats van in een smeltbad op het oppervlak van het component.

Omdat gewerkt wordt met vloeibare druppels materiaal in plaats van met poeder (vaste deeltjes), is het coatingproces veel sneller. De snelheid van opbouw is nu tot wel 500 m/min in plaats van 0,5 tot 2 m/min (bij conventionele laserdepositie).

Dit vermindert tevens de blootstelling aan warmte van het te coaten materiaal aanzienlijk. Bij conventionele depositie van lasermateriaal kan de door warmte beïnvloede zone een diepte van één of meer millimeters hebben. Bij het EHLA-proces blijft thermische blootstelling binnen het micrometerbereik.

Dit maakt het gebruik van geheel nieuwe materiaalcombinaties mogelijk, zoals coatings voor aluminium of – zoals bij de remschijven – gietijzeren legeringen.

De lage warmte-invoer voorkomt ook dat de koolstof van de remschijf tijdens het smelten oplost, wat anders zou zorgen voor broze stukken, poriën, verbindingsdefecten en scheuren in de coating- en verbindingszone. Het is volgens de onderzoekers nu dus voor het eerst mogelijk om remschijven van grijs gietijzer te voorzien van een effectieve coating die stevig verbonden is met het basismateriaal.

Bij afzetting van lasermateriaal is de geproduceerde laag gewoonlijk minimaal een halve millimeter dik. Dit verbruikt veel materiaal en maakt afwerking ook aanzienlijk gecompliceerder. Het EHLA-proces daarentegen produceert zeer dunne lagen tussen 25 en 250 micrometer. Daardoor is de coating zuiverder én gladder.

Bovendien gebruikt het EHLA-proces effectief zeker 90 procent van het toegevoerde poedermateriaal, dus is er relatief weinig afval. Het is daarom een stuk zuiniger. Dat maakt het gebruik in industriële massaproductie aantrekkelijk.

Eerste onderzoeken hebben aangetoond dat het EHLA-proces in staat is om op betrouwbare wijze coatings te produceren – met verschillende materiaalcombinaties – voor conventionele remschijven van grijs gietijzer.

Een systeem dat klaar is voor gebruik in massaproductie, inclusief een aangepast slijpproces voor het afwerken van de componenten, is momenteel in aanbouw bij HPL Technologies in Aken.

Fraunhofer ILT presenteerde het onderzoek en de resultaten eerder deze maand tijdens de IAA in Frankfurt.

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.