Simulation des Aufbaus mittels der 3-Kathoden-Technik plasmagespritzter Schichten

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier, since 10/2014
• Subject Area: Production Automation and Assembly Technology
• Term: from 2007 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 39440400

• Final Report Year: 2016

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Paketantrags konnte ein vertieftes Prozessverständnis der 3-Kathoden-Technik zum homogen Schichtaufbau mithilfe der Simulation und Modellbildung sowie analytischer Verfahrenstechnik erworben werden. Dabei konnten durch die enge Zusammenarbeit der einzelnen Projektpartner weitere Erkenntnisse zu den Schichteigenschaften atmosphärisch plasmagespritzter sowie suspensionsplasmagespritzter Schichten gewonnen werden. Die Aufgaben des IW waren dabei: die, in den von LPT veranstalteten Messkampagnen, erzeugten Aluminiumoxidschichten mittels unterschiedlicher Parametersätze auf ihre werkstoffkundliche Eigenschaften hin zu überprüfen und die über die Simulation gefundenen Partikeleigenschaften für homogene Schichten an das IOT zu übergeben. In der zweiten Förderphase des Projektes konnte so das Simulationsmodell weiterentwickelt und ein homogenisiertes Schichtsystem gefunden werden. Dabei wurde der Ansatz zur sukzessiven Verkleinerung der Partikelgröße verfolgt und der Bereich der Suspensionen betrachtet. Zur Validierung der Simulationsergebnisse wurden neben der optischen Schichtanalyse, wie Schichtdickenmessungen und Porenanalyse, ebenfalls mechanische Prüfverfahren, wie Stirnzugversuche und Härteprüfungen nach Vickers, an den realen Schichten durchgeführt.

Publications

• “Homogenization of coating properties in atmospheric plasma spraying : new results of DFG (German Research Foundation) - funded research group”, Proceedings ITSC: International Thermal Spray Conference; May 4st-7th, 2009, Las Vegas, USA, ASM International – Materials Park, Ohio, s. 762-767 (2009) [ISBN-13: 978-1-61503-004-0]
  Fr.-W. Bach; K. Möhwald; J. Prehm; K. Hartz; J. Schein; G. Forster et al.
  
• “Homogenization of coating properties in atmospheric plasma spraying – current results of a DFG (German Research Foundation)-funded research”, Proceedings ITSC: International Thermal Spray Conference, May 3rd-5th, 2010, Singapore, DVS Media GmbH, DVS-Berichte 264, s. 548-553 (2010) [ISBN 978-3-87155-590-9] Thermal Spray Bulletin
  Fr.-W. Bach; K. Möhwald; J. Prehm; L. Xin; J. Schein; G. Forster et al.
  
• „Untersuchung der Injektionsbedingungen beim Suspensionsplasmaspritzen mittels Tomografie“. In: Thermal Spray Bulletin (2), S. 116-122, 2010
  Fr.-W. Bach, S. Kirner, K. Hartz-Behrend, G. Forster, J.-L. Marqués, J. Prehm et al.
  
• (2011): “Coupled Coating Formation Simulation in Thermal Spray process using CFD and FEM”. In: CFD-Letters (Vol 3(2)), S. 89-99
  J. Prehm, L. Xin, K. Möhwald, Fr.-W. Bach
  
• “Homogenization of Coating Properties in Atmospheric Plasma Spraying – Results and Outlook of a DFG (German Research Foundation)-Funded Research Group”, Proceedings ITSC: International Thermal Spray Conference, September 27st-29th, Hamburg, Germany, DVS Media GmbH, DVS-Berichte 276, s. 633-369 (2011) [ISBN 978-3-87155-268-7]
  K. Bobzin, T. Schläfer, I. Petkovic, K. Hartz-Behrend, K. Landes, G. Forster, S. Kirner, J. -L Marques, S. Zimmermann, J. Schein, J. Prehm, L. Xin, M. Erne, K. Möhwald, F.-W. Bach
  
• ”Improvement of Coating Properties in Three-Cathode Athmospheric Plasma Spraying”, Journal of Thermal Spray Technology, 22(4), s. 503-508 (2013) reprint: Proceedings ITSC: International Thermal Spray Conference; May 21st-24th, 2012, Houston, USA, ASM International – Materials Park, Ohio, s. 867-872 (2012)
  K. Bobzin, N. Kopp, T. Warda, I. Petkovic, S. Zimmermann, K. Hartz-Behrend, K. Landes, G. Foster, S. Kirner, J.-L. Marqués, J. Schein, J.Prehm, K. Möhwald, Fr.-W. Bach
  
• "Homogenization of Coating Properties in Three-Cathode Atmospheric Plasma Spraying by Use of Advanced Diagnostics and Numerical Simulation – Investigations of Suspension Plasma Spraying (SPS)", International Thermal Spray Conference, May 11th – 14th, Long Beach, Kalifornien (2015)
  S. Zimmermann, S. Schmettlach, S. Weber, J. Marques, G. Forster, K. Landes, J. Schein, C. Lummer, P. Knödler, S. Kresnik, J. Prehm, K. Möhwald, H. J. Maier
  
• “Modelling the Plasma Jet in Multi-arc Plasma Spraying”. Journal of Thermal Spray Technology, August 2016, Volume 25, Issue 6, pp 1111–1126
  K. Bobzin, J. Schein, M. Öte, S. Zimmermann, K. Möhwald, C. Lummer
  (See online at https://doi.org/10.1007/s11666-016-0438-0)