TWI: Surfi-Sculpt®

Schmelzen und Bewegen von Werkstoffen mit dem Elektronenstrahl


Surfi-Sculpt® ist eine von Bruce Dance am TWI entwickelte und patentierte Methode, um mit Elektronenstrahlen auf Metalloberflächen sowie mit dem Laserstrahl auf Kunststoffoberflächen Vertiefungen und Vorsprünge zu formen. Im Zentrum des Prozesses steht das Erstellen von Sacklöchern und kleinen Pins. Diese werden durch präzise Manipulation eines hochintensiven Elektronen oder Laserstrahls hergestellt, der durch ein programmierbares Ablenksystem gesteuert wird.

In diesem Video von 2016 erklärt Bruce Dance auf Englisch, wie er mit dem Elektronenstrahl aufgeschmolzenes Material gezielt an bestimmte Stellen des Werkstücks bewegen kann, um kleine Pins und Gräben zu erzeugen.

Surfi-Sculpt® Oberflächenbearbeitung

1:25 min, © TWI Ltd, 12. Mai 2016  


Wenn der Elektronenstrahl über die Oberfläche eines Metallbauteils bewegt wird, entsteht in seiner Spur ein kleiner Pool geschmolzenen Metalls. Wenn sich der Strahl strichförmig bewegt, erwärmt sich das Material am Fokuspunkt sehr schnell, kühlt jedoch ab, wenn sich der Strahl wegbewegt. Während die ansteigende Oberflächenspannung hinter dem Strahl das heißere, geschmolzene Material an den Startpunkt der strichförmigen Wischbewegung presst, drückt der Dampfdruck am Fokuspunkt des Strahls das Material nach hinten in Richtung des Wischbeginns. Material wird entlang des Streifens in die Richtung verschoben, die der Bewegung des Strahls entgegengesetzt ist. Solche Wischbewegungen können mehrmals wiederholt oder überlappt werden, und jedes Mal wird mehr Material von der Masse des Materials zu einem gemeinsamen Punkt verschoben. Nach mehreren Durchgängen des Elektronenstrahls beginnt ein Vorsprung zu wachsen und steigt aus dem Wischweg heraus. TWI hat Patente für dieses Verfahren angemeldet.

Die Höhe und Breite jedes Vorsprungs wird durch die Elektronenstrahlleistung und die Anzahl und das Bewegungsrichtung der Durchgänge definiert. Vorsprünge in der Größenordnung von 2 mm Höhe und 0,2 mm Breite typisch für das Verfahren. TWI hat mit Surfi-Sculpt® in vielen Metallen, einschließlich Aluminium, Titan und Edelstahl, Erfolge erzielt. Surfi-Sculpt® bietet erstmals ein Werkzeug, mit dem sich Materialeigenschaften auf vielen verschiedenen Ebenen steuern und ändern lassen. Mechanische, elektrische, magnetische, thermische und andere Eigenschaften können genau auf die jeweiligen Anwendungen zugeschnitten werden. Dies eröffnet eine Vielzahl spannender neuer Möglichkeiten.

Webinar: Elektronenstrahl bewegt Metall

Webinar: Surfi-Sculpt®

34:28 min, © TWI Ltd,  16. November 2017

Tonübertragung beginnt nach 31 Sekunden

In diesem eine halbe Stunde langen Webinar beschreibt Tom Pinto auf Englisch das Schmelzen und Bewegen von Werkstoffen mit dem Elektronen- oder Laserstrahl, um Strukturen und Oberflächen umzuformen.


Anwendungen

Der Einsatz von Surfisculpt™ ermöglicht das Modifizieren von Oberflächen.

Industriesektoren

• Luft- und Raumfahrt

Automobilbau 

Energiegewinnung

   - Windturbinen

   - Rotorblätter

Lizenzen

In Süddeutschland, Österreich und der Schweiz sind Lizenzen zum Einsatz der patentierten Technologie über AluStir erhältlich.


Laser-Surfi-Sculpt® von Kunststoffen

Surfi-Sculpt® kann z.B. insbesondere bei einigen Kunststoffen auch mit dem Laserstrahl durchgeführt werden. Als Beispiel wird hier auf Nylon gezeigt. Die Oberfläche kann dadurch drastisch verändert werden. Potenzial besteht für die Schmierstoff-Aufnahme, für orthopädische Implantate und als Vorbereitung für Mischverbindungen mit Faserverbundwerkstoffen.

Laser-Surfi-Sculpt® einer Plastikoberfläche (ohne Ton)

0:30 min, © TWI Ltd, 29. Oktober 2012  


Patente

Surfi-Sculpt® wurde 2002 von Bruce Dance am TWI erfunden und ist Gegenstand laufender Forschung und Entwicklung. TWI hat Patente für diese Technologie in Europa, den USA, Japan und einer Reihe anderer Länder erhalten (EP1387734, EP1551590, US6670571, US76671588 und andere).


Die Patente beziehen sich auf den Surfi-Sculpt®-Prozess, sodass jeder, der diesen Prozess verwendet, die Genehmigung von TWI benötigt. TWI freut sich, potenziellen Benutzern nicht-exklusive Lizenzen zu angemessenen kommerziellen Bedingungen anbieten zu können.

Weitere Informationen

Für Unternehmen in Süddeutschland, Österreich und der Schweiz stellt AluStir Ihnen auf Anfrage gerne weitere Informationen über Surfi-Sculpt® zur Verfügung. Bitte kontaktieren Sie uns per Telefon (+49 6024 636 0123) oder E-Mail (stephan.kallee@alustir.com).