Sensor- und Datensysteme für Sicherheit, Nachhaltigkeit und Effizienz
Cold Spray (Kaltgasspritzen) ermöglicht die Herstellung metallischer Beschichtungen und additiv gefertigter Bauteile durch die Beschleunigung von Pulverpartikeln auf hohe Geschwindigkeiten. Im Gegensatz zu thermischen Spritzverfahren werden die Partikel dabei nicht aufgeschmolzen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Verarbeitung temperaturempfindlicher Werkstoffe, die Reparatur hochwertiger Komponenten und die ressourcenschonende Fertigung.
Eine zentrale Herausforderung stellt die zuverlässige Überwachung des Beschichtungsprozesses dar. Insbesondere Düsenverstopfungen (Nozzle Clogging), Verschleißerscheinungen und Schwankungen der Prozessparameter können die Beschichtungsqualität beeinträchtigen und zu ungeplanten Anlagenstillständen führen.
Fraunhofer IZFP erweitert mit einer strategischen Investition von 400.000 € seine Forschungsinfrastruktur im Bereich der additiven Fertigung und innovativer Beschichtungstechnologien. Im Mittelpunkt steht der Aufbau einer Forschungsplattform für Cold Spray, mit der neue Verfahren zur intelligenten Prozessüberwachung, Qualitätssicherung und ressourceneffizienten Herstellung metallischer Beschichtungen entwickelt werden.
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer intelligenten, sensorbasierten Cold-Spray-Forschungsplattform, die Prozessabweichungen frühzeitig erkennt und eine reproduzierbare, qualitätsgesicherte Fertigung unterstützt.
Hierzu werden unterschiedliche Sensortechnologien, darunter Körperschall- und Luftultraschall, akustische Kameras sowie Thermografie, miteinander kombiniert. Mithilfe moderner Signalverarbeitung und KI-basierter Auswerteverfahren sollen charakteristische Prozesszustände identifiziert und Veränderungen während des Beschichtungsprozesses in Echtzeit erkannt werden.
Ein besonderer Forschungsschwerpunkt liegt auf der In-situ-Erkennung von Düsenverstopfungen sowie der Entwicklung von Methoden zur Zustandsbewertung und perspektivisch zur automatisierten Prozessregelung. Ergänzend werden zerstörungsfreie Prüfverfahren, insbesondere Ultraschallprüfung und industrielle Computertomografie, eingesetzt, um die Ergebnisse der Prozessüberwachung mit dem tatsächlichen Zustand der Düsen und der Qualität der erzeugten Beschichtungen zu korrelieren.
Die Forschungsplattform basiert auf einer Cold-Spray-Anlage des Technologiepartners Titomic und wird am Fraunhofer IZFP für die Entwicklung und Validierung neuer Sensor- und Überwachungskonzepte eingesetzt.
Die gewonnenen Erkenntnisse sollen perspektivisch in industrielle Anwendungen übertragen werden. Zu den möglichen Einsatzgebieten zählen die Luft- und Raumfahrt, die Energie- und Elektrotechnik sowie die Reparatur und Wiederaufbereitung hochwertiger metallischer Komponenten.
Durch die Verknüpfung additiver Fertigungstechnologien mit intelligenter Sensorik und zerstörungsfreier Prüfung leistet die strategische Investition einen Beitrag zur Entwicklung zuverlässiger, automatisierter und nachhaltiger Fertigungsprozesse.
Gleichzeitig stärkt das Vorhaben die Forschungskompetenzen des Fraunhofer IZFP im Bereich der sensorintegrierten Produktionstechnik und datenbasierten Qualitätssicherung und schafft eine Grundlage für zukünftige Forschungskooperationen mit Industrieunternehmen und wissenschaftlichen Partnern.