Ga naar hoofdinhoud

Diamant-achtige lagen besparen brandstof

Onderzoekers van Fraunhofer-IWS hebben een proces ontwikkeld om harde koolstoflagen op grote schaal aan te brengen (Fraunhofer-IWS).

Als componenten van motoren worden voorzien van een coating van harde koolstof, vermindert de wrijvingscoëfficiënt tot bijna nul. Wereldwijd zouden hiermee elk jaar miljarden liters brandstof kunnen worden uitgespaard. Een nieuw laserproces maakt nu het coaten in serie mogelijk. Een werkstuk voorzien van een diamantvormige laag om de wrijving te verminderen is al mogelijk. Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut hebben een Laser-Arc-proces ontwikkeld om koolstoflagen bijna net zo hard als diamant op grote schaal en met voldoende laagdikte aan te brengen.

Als deze laag op de zuigerveren of zuigerwand van motoren wordt aangebracht, daalt het verbruik van de krachtbron. Door deze ontwikkeling zou men bij consequente toepassingen de komende tien jaar meer dan honderd miljard liter brandstof uitsparen, aldus onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Werkstof- und Strahltechnik (IWS) in Dresden. Ze baseren zich daarbij op een studie uit 2012.

Diamant-achtige lagen

Coaten op koolstofbasis wordt al gebruikt in serieproducties. Het team in Dresden is er nu in geslaagd om waterstofvrije lagen ta-C (tetrahedral amorphous carbon) grootschalig en met een constante kwaliteit te produceren. De tetraëders amorfe koolstoflagen zijn beduidend harder en slijtvaster dan conventionele diamant-achtige lagen.

Helaas kan men het diamantstof niet simpel loskrabben en er dan opstrijken. De onderzoekers moesten dus een andere weg zoeken. Het onderzoek naar de wrijving verminderende eigenschappen van koolstof duurt al meer dan dertig jaar.

Laserpulsen besturen lichtboog

Net als bij oude filmprojectoren wordt bij dit proces een lichtboog getrokken tussen een anode en de koolstof kathode. Om de lichtboog te doven, treft de laser de koolstof. Zo ontstaat een plasma van koolstofionen, die zich in het vacuüm afzetten op de te coaten oppervlakte. Om industrieel grote aantallen mogelijk te maken, glijdt de gepulste laser vertikaal langs een roterende koolstofwals en controleert hierdoor de lichtboog. De wals wordt zo gelijkmatig benut. Een magnetisch veld zorgt voor aanvullende geleiding voor een correcte gladde coating en filtert er de vuildeeltjes uit.

Met het nieuwe procedé kunnen grootschalig lagen tot 20 µm worden aangebracht. Voor bepaalde doeleinden, vooral in de auto industrie, zijn grote laagdiktes elementair, omdat deze onderdelen langdurig worden blootgesteld aan zware belastingen.

Auto- en motorfietsenfabriek BMW werkt intensief aan de technische omschakeling voor ta-C gecoate componenten in de motoren van diverse voertuigen. Het brandstofverbruik wordt hierdoor lager. Voor de onderzoekers is het de eerste grote stap om met behulp van het Laser-Arc-proces op grondstoffen te besparen.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven