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Nuria Espallargas und Fahmi Mubarok

Bahnbrechende keramische Beschichtungen zum Aufspritzen

Spanien

Preiskategorie

Kleine und mittlere Unternehmen

Technisches Gebiet

Werkstoffe

Firma

Seram Coatings

Erstmals ist es gelungen, eine Methode zu entwickeln, mittels derer Keramiken, die nicht schmelzbar sind, durch thermisches Spritzen als Schutzbeschichtung aufgebracht werden können. Damit haben die Materialwissenschaftlerin Nuria Espallargas und ihr Kollege Fahmi Mubarok Pionierarbeit geleistet und eine Tür aufgestoßen, die zu dünneren, leichteren und länger haltbaren industriellen Beschichtungen führt.

Finalisten für den Europäischen Erfinderpreis 2022

Siliziumkarbid (SiC), ein harter und leichter keramischer Werkstoff, ist aufgrund seiner extrem hohen Widerstandsfähigkeit bestens für industrielle Beschichtungen geeignet. Aber: Herkömmliche Methoden zur Herstellung von SiC-Beschichtungen sind teuer und in der Praxis nur eingeschränkt einsetzbar, da die Beschichtung in einer Vakuumkammer auf die Oberflächen aufgebracht werden muss. Dadurch sind im Hinblick auf Größe und Art der Komponenten, die man damit beschichten kann, Grenzen gesetzt. Was die Sache zusätzlich erschwert, ist die Tatsache, dass SIC nicht schmelzbar ist, sondern bei Erhitzung gasförmig wird. Daher kommt das Verfahren des thermischen Spritzens, bei dem pulverförmiges Material erhitzt und auf eine Oberfläche gespritzt wird, eigentlich nicht infrage. Nuria Espallargas und Fahmi Mubarok haben das scheinbar Unmögliche möglich gemacht: Sie haben ein Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe sich SIC trotz seiner fehlenden Schmelzbarkeit durch thermisches Spritzen auftragen lässt.

Espallargas und Mubarok fanden einen Weg, die Keramikpartikel mit Yttrium-Aluminium-Granat zu umhüllen. Dabei handelt es sich um ein kristallähnliches Material, das die Keramik schützt und als Bindemittel fungiert. So erreichten sie, dass das aufgespritzte Material an Oberflächen haften bleibt und eine Beschichtung bildet. Mit diesem "Trick" entwickelten die beiden das keramische Beschichtungsmaterial ThermaSiC, das im thermischen Spritzverfahren aufgebracht werden kann und Industrieprodukte vor Verschleiß schützt.

Griff nach den Sternen

Dass Espallargas und Mubarok das bis dahin scheinbar unlösbare Problem überwunden hatten, ließ auch die Luft- und Raumfahrtindustrie aufhorchen. Das Spin-off Seram Coatings, eine Ausgründung aus der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie, arbeitet an einem Projekt der Europäischen Weltraumorganisation mit. Dabei werden ThermaSiC-Beschichtungen auf ihre Verschleißfestigkeit gegenüber Sand auf dem Mond und dem Mars getestet. Auch in diversen anderen Bereichen werden die Beschichtungen aktuell getestet, beispielsweise hinsichtlich ihrer Eignung für Bremsscheiben in Zügen und hochwertigen Fahrrädern, für Druckwalzen und Werkzeuge für die Glasformung. Da die Beschichtung leicht ist, könnte sie gerade für die Luftfahrt äußerst interessant sein, um das Gesamtgewicht von Flugzeugen und damit den Treibstoffverbrauch zu verringern.