Oberflächenbehandlungen und Beschichtungen für Luft- und Raumfahrtkomponenten

Bei der Konstruktion von Teilen für Luft- und Raumfahrtanwendungen sind nicht nur strukturelle Eigenschaften zu berücksichtigen. Ebenso wichtig ist die Wahl der Oberflächenbehandlung, denn die richtige Wahl kann dazu beitragen, dass Ihre Teile länger halten, ihre Haltbarkeit erhöht und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen verbessert wird. In einigen Fällen können Oberflächenbehandlungen und Beschichtungen sogar dazu beitragen, dass Ihre Teile besser aussehen.

Fertigungsprozesse für Luft- und Raumfahrtkomponenten 

Der erste Schritt besteht darin, zu bestimmen, welche Fertigungsdienstleistung Sie für die Herstellung Ihrer Teile benötigen. Hier finden Sie eine kurze Übersicht über unsere Kerndienstleistungen:

• CNC-Bearbeitung: Bietet Präzision mit hochwertigen Oberflächen und einerReihe von Beschichtungs- und Veredelungsoptionen
• 3D-Druck: Ermöglicht hochgradig organische Metall-, Kunststoff- und sogar Silikongeometrien, die mit anderen Verfahren nur schwer herzustellen sind, sowie fortschrittliche Oberflächenbehandlungsoptionen 
• Spritzguss: Dieses für Kunststoffe und Elastomere verwendete Verfahren bietet zahlreiche Oberflächenbehandlungsoptionen und den Vorteil einer schnellen Produktion großer Stückzahlen 

Von Protolabs hergestelltes Luft- und Raumfahrtteil der NASA

Arten von Oberflächenbehandlungen für die Luft- und Raumfahrt 

Es gibt nur wenige Umgebungen, die für Teile anspruchsvoller sind als die, denen Luft- und Raumfahrtteile ausgesetzt sind. Sie müssen unglaublicher Hitze, Kälte, Belastungen und Vibrationen standhalten, denen irdische Teile niemals ausgesetzt sind. Luft- und Raumfahrtteile müssen strenge Standards wie Festigkeit, Haltbarkeit und sogar Aussehen erfüllen. Ihre Wahl der Oberflächenbehandlung kann diese erforderlichen Eigenschaften erheblich beeinflussen. Welche Möglichkeiten stehen Ihnen also zur Verfügung?

Metalloberflächen 

• Elektropolieren: Eine ausgezeichnete Wahl, wenn Sie glatte Oberflächen und eine ansprechende Ästhetik benötigen. Die Anwendung ermöglicht eine vollständige Abdeckung komplexer oder innerer Oberflächen.
• Strahlen: Eine weitere gute Wahl, um gleichmäßige, strukturierte Oberflächen zu erzielen und sogar Bearbeitungsspuren zu verbergen.
• Gebürstete oder polierte Oberflächen: Verleihen ästhetische Qualitäten und verbessern die Oberflächenkonsistenz.

Kunststoffoberflächen

• Dampfglätten: Verdampfte Chemikalien schmelzen unebene Oberflächen, schließen Poren im Kunststoff und verbessern die Wasserbeständigkeit.
• Färben und Einfärben: Wird häufig bei Multi Jet Fusion (MJF)-Teilen verwendet, um nach dem Druck satte Farben zu erzielen.

Andere Beschichtungen 

• Pulverbeschichtung: Pulverförmige Pigmente haften elektrostatisch an den Teilen und werden anschließend im Ofen eingebrannt, um gleichmäßige, dicke Schichten zu erzielen. Eignet sich besonders gut für Blechteile, jedoch ist das zusätzliche Gewicht für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt möglicherweise nicht optimal.
• Beschichtung: Galvanisieren und chemisches Beschichten verbessern die Verschleißfestigkeit und tragen dazu bei, die Lebensdauer der Teile unter rauen Umgebungsbedingungen zu verlängern.

Die beste Wahl für raue Umgebungen 

Galvanisieren 

Diese langlebige, korrosions- und verschleißfeste Oberfläche funktioniert, indem ein Material mit einer „Opfer“-Schicht aus Metall beschichtet wird, die das Hauptmaterial schützt, wenn es rauen Bedingungen ausgesetzt ist. Der Prozess trägt auch dazu bei, die Lebensdauer der Teile zu verlängern, indem er die Ermüdung durch mechanische Beanspruchungen verringert. Dies ist eine gute Wahl, wenn Sie die Reibung zwischen beweglichen Teilen reduzieren müssen.

Galvanisierungsprozess

Beste Wahl für Korrosionsbeständigkeit 

Die Verhinderung von Korrosion ist in Luft- und Raumfahrtanwendungen, bei denen Langlebigkeit und Sicherheit von größter Bedeutung sind, von entscheidender Bedeutung.

Eine der wirksamsten Methoden zur Korrosionsbekämpfung ist die Passivierung. Bei der Anwendung auf Metallen wandelt dieses Verfahren Eisen an der Oberfläche in stabileres Eisenoxid um und beseitigt so den Hauptverursacher des Korrosionsprozesses. Rost ist zwar ebenfalls Eisenoxid, jedoch handelt es sich dabei um hydratisiertes Eisen(III)-oxid, das aktiv jedes Eisen, auf das es trifft, zerfrisst. An seiner Stelle bildet die Passivierung eine dünne und weniger reaktive Oxidschicht.

Insbesondere für Aluminiumteile kann eine Chromat-Konversionsbeschichtung verwendet werden. Dieser Prozess ähnelt der Passivierung, bildet jedoch eine dünne Schicht aus Chromverbindungen als Schutzschicht. Er wirkt auch wie eine Grundierung, die beispielsweise eine zusätzliche Beschichtung mit Farben ermöglicht. 

Anodisieren ist ein Verfahren, bei dem Metallteile (in der Regel Aluminium) mit Strom durchflossen und in ein Schwefelsäurebad getaucht werden. Das Metall nimmt Sauerstoffatome auf, wodurch eine kontrollierte Form der Korrosion entsteht, die die Teile schützt, aber porös ist, sodass Farbstoffe eingebracht werden können, um den Teilen ein farbenfroheres, metallisches Aussehen zu verleihen. Die Beschichtung ist extrem dünn und entspricht somit den Anforderungen der Luft- und Raumfahrt. Beachten Sie, dass es zwei verschiedene Arten der Eloxierung gibt, daher ist es wichtig, die für Ihre Anwendung am besten geeignete auszuwählen.

CNC-Teile mit Eloxalbeschichtung

Anwendungen und Überlegungen 

Unterschiedliche Oberflächenbehandlungen beeinflussen die Leistung und Anwendung von Luft- und Raumfahrtkomponenten. Komponenten eines Luft- und Raumfahrtmotors erfordern Oberflächenbehandlungen, die vor Verschleiß und hohen Temperaturen schützen. Teile im Innenraum eines Flugzeugs werden mit Beschichtungen versehen, die für Flammbeständigkeit und Haltbarkeit sorgen. Jede Anwendung in der Luft- und Raumfahrt bringt ihre eigenen Herausforderungen mit sich, bei denen die Oberflächenbehandlung eine Rolle spielen kann. 

Oberflächenbehandlungen sind zwar eine Möglichkeit, ein Teil zu schützen oder es ästhetisch ansprechender zu gestalten, aber ebenso wichtig ist es, Teile so zu konstruieren, dass sie eine lange Lebensdauer haben. Verwenden Sie gleichmäßige Wandstärken, um optimale Oberflächen zu erzielen, insbesondere bei der Verwendung von Dampfglättung. Letztendlich tragen eine richtig aufgebrachte Oberfläche und ein durchdachtes Design gemeinsam zur Verbesserung der Teile bei.

Die umfassenden Fertigungsdienstleistungen von Protolabs umfassen eine umfangreiche Oberflächenbibliothek, auf die innerhalb jeder Dienstleistungslinie zugegriffen werden kann. Unser Kundensupport-Team steht Ihnen gerne bei der Auswahl der besten Oberfläche für Ihre Luft- und Raumfahrtanwendung zur Seite.