Lille plads, stor udfordring: Nyt plasmasystem sikrer pålidelig cykelteknologi
I højpræcisionsnav med indvendige gear skal alle komponenter fungere pålideligt inden for et ekstremt begrænset rum – selv i tilfælde, hvor monteringspladsen ikke tillader indsættelse af konventionelle akseltætninger. I sådanne tilfælde anvendes flydende tætningsmidler, men deres vedhæftning til metalliske overflader udgør ofte en udfordring. Et samarbejde mellem Fraunhofer-instituttet for overfladeteknologi og tynde film IST, Rohloff AG og den danske producent af plasma- og coronaudstyr Tantec A/S har nu resulteret i en innovativ løsning, der specifikt forbedrer disse tætningsmidlers vedhæftning.
I et specielt udviklet plasmasystem (det nye VacuTEC2020+, der er designet til COntrolled ADhesion) anvendes en belægningsproces udviklet af Fraunhofer IST (COAD), som sikrer pålidelig vedhæftning af tætningsmidlet til stålet i rullelejet. Systemet har været i brug på Rohloff AG’s fabrik i Fuldatal siden juni 2024 – med stor succes.
Plasma leverer procesløsningen
Vejen til løsningen var dog langt fra ligetil: Hverken vådkemiske rengøringsprocesser eller konventionelle plasmabehandlinger førte til tilfredsstillende resultater. Udfordringen: Tætningsmidlet klæbede simpelthen ikke optimalt til den polerede overflade af lejet – selv efter intensiv forbehandling. Det var, da COAD-processen blev introduceret, at vendepunktet blev nået.
Dette er en tør plasmabehandling, der er specielt udviklet på Fraunhofer IST, hvor de enkelte rengørings- og belægningsstrin er fuldautomatiske og kører efter hinanden. I det første trin fjernes urenheder fra overfladen. Derefter introduceres en såkaldt forløber, der aktiveres af plasmaet og danner et ekstremt tyndt, meget reaktivt lag på overfladen. Som følge af sin høje reaktivitet forbedrer dette lag klæbeevnen mellem komponenten og tætningsmidlet betydeligt – uden behov for opløsningsmidler eller energikrævende mellemtrin.
“COAD er en reel gamechanger for industriel overfladefunktionalisering,” forklarer prof. dr. Michael Thomas, leder af afdelingen Circular Products and Processes ved Fraunhofer IST. “Den store fordel ligger i kombinationen af høj kemisk reaktivitet og stabilitet og muligheden for at skræddersy processen præcist til de mest forskelligartede anvendelsesområder – uden yderligere rengørings- eller tørringstrin.”
Samarbejde fører til succes
Implementeringen var et samarbejdsprojekt: Tantec A/S leverede VacuTEC 2020 som basissystem og tilpassede systemteknologien og softwaren til den nye proces. Fraunhofer IST udviklede ikke kun COAD-processen, men også belægningsenheden og system understellet, optimerede procesparametrene og uddannede personalet. Rohloff testede belægningen med hensyn til vedhæftning og kvalitet og integrerede systemet i sin egen produktionsproces.
“For os var det afgørende at finde en pålidelig og bæredygtig løsning, der kunne integreres direkte i vores produktionsproces. Det nye system repræsenterer derfor et reelt fremskridt: Det forbedrer ikke kun tætningsmidlernes vedhæftning betydeligt, men reducerer også den tid og indsats, der kræves til efterbehandling,” siger Mathias Gleim, teknisk chef hos Rohloff AG.
Bæredygtighed møder effektivitet
COAD-processen er ikke kun teknisk overbevisende, men også økologisk: Den er opløsningsmiddelfri, kræver ingen komplekse tørringsprocesser og producerer kun ekstremt lave CO₂-emissioner – især når der anvendes vedvarende energi. Desuden kan den fleksibelt tilpasses forskellige materialer, komponentstørrelser og enhedsmængder.
En proces med fremtid
Det nye system i Fuldatal er kun begyndelsen: I samarbejde med virksomheden Tantec A/S planlægger Fraunhofer IST at implementere teknologien på større systemdimensioner. For eksempel testes en storvolumenversion af processen allerede på en VacuTEC 8080+ på Fraunhofer Center Circular Economy for Mobility CCEM i Wolfsburg – et konsortium af flere Fraunhofer-institutter under ledelse af Fraunhofer IST.
“For os åbner integrationen af belægningsprocesser i vores systemteknologi helt nye markeder og muligheder,” siger Morten Thrane, salgsdirektør og partner hos Tantec A/S.
Målet for Fraunhofer IST er i samarbejde med partnere at gøre det muligt at anvende COAD-processen til større komponenter og andre industrielle applikationer – for eksempel i bil– og luftfartsindustrien eller inden for medicinsk og farmaceutisk teknologi.
Komponenter til højpræcisionscykelgear er plasmabelagt ved hjælp af COAD®-processen.
Components for high-precision bicycle gears are plasma-coated using the COAD® process.