Strömungs- und Partikelsimulation zur Auslegung eines neuartigen Hochgeschwindigkeitsspritzverfahrens unter Verwendung der Stoßwellenkanaltechnik

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Thermisches Spritzen wird zur Beschichtung von Oberflächen verwendet. Heute finden sich eine Vielzahl von Anwendungen, angefangen bei Vor-Ort-Beschichtungen auf Baustellen zum Korrosionsschutz von Stahlsegmenten bis hin zu technologisch hoch anspruchsvollen Anwendungen in der Energietechnik oder der Medizintechnik. Die Qualität von thermisch gespritzten Schichten wird maßgeblich durch den Beschichtungsprozess und den Beschichtungswerkstoff bestimmt. Zur Bildung einer dichten und gut auf dem Substrat haftenden Schicht benötigen die Werkstoffpartikel beim Auftreffen auf dem Substrat genügend thermische und kinetische Energie. Da hohe Oberflächentemperaturen die Werkstoffe schneller mit dem Umgebungssauerstoff reagieren lassen, und eine Oxidation des Werkstoffs häufig unerwünscht ist, wurden neben Schutzgasplasma- und Vakuumplasma- Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren entwickelt. Diese Hochgeschwindigkeitsspritzverfahren ermöglichen eine deutliche Reduzierung der Partikeltemperaturen aufgrund der deutlich höheren kinetischen Energie im Partikel. Die neuste Entwicklung auf diesem Gebiet ist das Kaltgasspritzen, bei dem zur Beschleunigung der Werkstoffpartikel ein relativ kaltes und inertes Gas verwendet wird. Mit diesem Verfahren lassen sich unerwünschte Oxidationsvorgänge beim Thermischen Spritzen nahezu vollständig unterbinden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll ein neuartiges Konzept für ein verbrennungsfreies, thermisches Spritzsystem theoretisch untersucht werden. Dieses Konzept basiert auf der Stoßwellentechnik und arbeitet ebenso wie das Kaltgasspritzen mit inertem Gas.