Functionaliteit verhogen via gestructureerde oppervlakken

Dankzij recente doorbraken op het gebied van lasertechnologie en ECM is het makkelijker geworden componenten en gereedschappen een verhoogde functionaliteit te geven. Dit door het oppervlak te textureren of structureren.

Een keynotepresentatie op het congres High Performance Cutting 2016 (Chemnitz, Duitsland) handelde over de mogelijkheden om componenten en gereedschappen een verhoogde functionaliteit te geven door middel van het textureren of structureren van het oppervlak. Door recente doorbraken op het gebied van lasertechnologie en ECM is dit gemakkelijker geworden en wint het internationaal aan aandacht. Het Fraunhofer-Institut in Chemnitz (IWU) heeft hierrond al enig werk verricht, en dan vooral in het aantonen voor welke toepassingen er mogelijkheden zijn.  

Oppervlak en functionaliteit

De oppervlakken van componenten beïnvloeden de functionaliteit van een stuk op verschillende manieren. Deze dunne zone beïnvloedt onder andere de corrosieweerstand, de wrijvingscoëfficiënt, de optische eigenschappen, de benatting, de biocompatibiliteit en thermische geleidbaarheid van een stuk. Vaak worden - terecht - coatings gebruikt om de eigenschappen van oppervlakken aan te pakken. Om de slijtageweerstand te verbeteren wordt bijvoorbeeld een TiN- of TiCN-coating met een dikte van enkele micrometers toegepast. Dit is echter niet in alle omstandigheden mogelijk, noch voor alle toepassingen geschikt. Het textureren of structureren van een oppervlak is een volwaardig alternatief.

In het onderzoek werd vooral gewerkt rond het aanbrengen van een microstructuur op twee metalen oppervlakken die tegen elkaar aan wrijven in een olierijke omgeving. Dit is bijvoorbeeld het geval in differentialen of versnellingsbakken, waar gebruik gemaakt wordt van een gecontroleerde wrijving voor de functionaliteit van het onderdeel. Deze microcaviteiten waren aangebracht door middel van een 8 W-picosecondelaser en hadden een diameter van 50 µm en een diepte van 10 µm.

Bij testen met bronzen oppervlakken in combinatie met een stalen tegenoppervlak is aangetoond dat microcaviteiten in het staal de olie vasthouden en dienst doen als reservoirs voor glijmiddel, waardoor de wrijvingscoëfficiënt daalt met meer dan 25 procent. Ook de slijtage van het bronzen oppervlak daalde, waardoor de levensduur van het stuk verlengd werd.

Sirris verdiept zich in lasertextureren

Door te variëren met de textuur kan de functionaliteit aangepast worden, dit naargelang de toepassing. Zo kunnen oppervlakken ook een hogere wrijvingscoëfficiënt krijgen of waterafstotend worden. Sirris heeft reeds enkele verkennende proeven aangevat op dit domein en zal hier in de toekomst verder op in gaan. Zo zal een eigen onderzoeksprogramma worden opgestart en wordt er geïnvesteerd in een femtoseconde lasertextureermachine. Deze machine, die zich in de Sirris-afdeling in Diepenbeek zal bevinden, is beschikbaar vanaf november 2016. Later meer hierover!

U wilt nu al meer weten? Neem gerust contact op!

Tags: