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Dokumentenidentifikation DE102004051578B4 29.03.2007
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten einer Folie
Anmelder MTU Aero Engines GmbH, 80995 München, DE
Erfinder Meier, Reinhold, 84405 Dorfen, DE
DE-Anmeldedatum 22.10.2004
DE-Aktenzeichen 102004051578
Offenlegungstag 27.04.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2007
IPC-Hauptklasse C23C 26/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C23C 16/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C23C 14/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C23C 4/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B29C 63/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer Folie. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Beschichten einer Folie.

Zur Beschichtung schwer zugänglicher Bereiche oder zur Bereitstellung sogenannter Schaufelspitzenpanzerungen an Laufschaufeln einer Gasturbine werden nach dem Stand der Technik metallisch beschichtete Folien verwendet, wobei die Folien vor dem Beschichten eine Dicke von ca. 80 &mgr;m bis 120 &mgr;m aufweisen. Das metallische Beschichten solch dünner Folien ist problematisch, da sich die zu beschichtenden Folien beim Beschichten so gut wie nicht in der gewünschten Form halten lassen. So treten beim Beschichten Druckspannungen auf, welche die zu beschichtenden Folien verwerfen, sodass die beschichteten Folien wellig werden. Die beschichteten Folien sind dann nicht mehr zu gebrauchen. Aus dem Stand der Technik ist bislang keine Vorgehensweise bekannt, mit welcher sich dünne Folien sicher sowie funktionsgerecht metallisch beschichten lassen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Beschichten einer Folie sowie eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Beschichten einer Folie im Sinne des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer zu beschichtenden Folie, b) Bereitstellen einer Aufnahme für die zu beschichtende Folie, c) Anordnen der zu beschichtenden Folie auf der Aufnahme, d) Verschweißen der Folie mit der Aufnahme unter Vakuum, e) Beschichten der mit der Aufnahme verschweißten Folie.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die zu beschichtende Folie auf einer Aufnahme zu positionieren, wobei die auf der Aufnahme positionierte Folie mit der Aufnahme unter Vakuum verschweißt wird. Hierdurch wird zwischen Folie und Aufnahme ein Vakuum angelegt, wodurch die Folie auf der Aufnahme sicher gehalten wird. Verwerfungen beim Beschichten der Folie können so minimiert werden.

Vorzugsweise wird die Folie derart auf der Aufnahme positioniert, dass nach dem Verschweißen der Folie mit der Aufnahme die Folie unter Zugspannung steht. Dies hat den Vorteil, dass die so in die Folie induzierten Zugspannungen den sich beim Beschichten ausbildenden Druckspannungen entgegen wirken und so letztendlich das Ausbilden von Druckspannungen in der Folie vermieden wird. Auch hierdurch wird die Gefahr von Verwerfungen der Folie beim Beschichten derselben deutlich reduziert.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Folie derart auf einer plattenförmigen Aufnahme angeordnet, dass die Folie an Randbereichen derselben zwischen einem Halterahmen und der Aufnahme positioniert ist, wobei der Halterahmen und damit die Folie im Bereich des Halterahmens mit der Aufnahme verschweißt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten einer Folie ist in Patentanspruch 12 definieret.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beschichten einer Folie zusammen mit einer zu beschichtenden Folie.

Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 in größerem Detail beschrieben.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Beschichten einer Folie zusammen mit einer zu beschichtenden Folie 11. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 besteht im Wesentlichen aus einer plattenartigen Aufnahme 12 für die zu beschichtende Folie 11, wobei die plattenartige Aufnahme 12 im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen rechteckförmigen Grundriss verfügt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die plattenartige Aufnahme 12 selbstverständlich auch eine kreisrunde oder ovale Gestalt aufweisen kann. Die Form bzw. Gestalt der plattenartigen Aufnahme 12 ist an die Form der zu beschichtenden Folie 11 angepasst.

Zur erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gehört neben der plattenförmigen Aufnahme 12 des weiteren ein Halterahmen 13, mit welchem die zu beschichtende Folie 11 auf die plattenförmige Aufnahme 12 gedrückt und auf dieser niedergehalten wird. Wie 1 entnommen werden kann, ist die zu beschichtende Folie 11 derart auf der Aufnahme 12 positioniert, dass die zu beschichtende Folie 11 mit einem Randbereich 14 zwischen dem Halterahmen 13 und der plattenförmigen Aufnahme 12 positioniert ist, wobei der Halterahmen 13 und damit die Folie 11 im Bereich des Halterahmens 13 bzw. des Randbereichs 14 derselben mit der Aufnahme 12 verschweißbar ist. So zeigt 1 stark schematisiert eine Schweißnaht 15, über welche der Halterahmen 13 und damit die Folie 11 mit der plattenförmigen Aufnahme 12 verschweißt ist. Die Form bzw. Gestalt des Halterahmens 13 ist an die Form der zu beschichtenden Folie 11 bzw. der plattenartigen Aufnahme 12 angepasst.

Zum Beschichten der Folie 11 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so vorgegangen, dass nach dem Bereitstellen einer zu beschichtenden Folie 11 sowie nach dem Bereitstellen der Aufnahme 12 für die zu beschichtende Folie 11 die Folie 11 auf der Aufnahme 12 angeordnet und mit derselben unter Vakuum verschweißt wird. Anschließend erfolgt das Beschichten der Folie 11 auf einer der Aufnahme 12 abgewandten Seite 16 derselben, und zwar in dem Abschnitt, der vom Halterahmen 13 nicht überdeckt wird.

Es liegt im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, die zu beschichtende Folie 11 derart auf der plattenförmigen Aufnahme 12 anzuordnen und mit derselben zu verschweißen, dass nach dem Verschweißen die Folie 11 unter Zugspannung steht. Sich beim Beschichten ausbildenden Druckspannungen kann hierdurch entgegengewirkt werden. Die sich beim Beschichten ausbildenden Druckspannungen bauen die zuvor beim Verschweißen der Folie 11 mit der Aufnahme 12 in die Folie 11 induzierten Zugspannungen ab bzw. kompensieren dieselben, sodass letztendlich die zu beschichtende Folie 11 beim Beschichten keinen Druckspannungen ausgesetzt wird. Hierdurch können Verwerfungen der Folie 11 beim Beschichten vermieden werden.

Um beim Verschweißen der Folie 11 mit der plattenförmigen Aufnahme 12 in die Folie 11 Zugspannungen zu induzieren, kann im Sinne der hier vorliegenden Erfindung die Folie 11 vor dem Anordnen derselben auf der Aufnahme 12 und damit vor dem Verschweißen derselben und/oder während des Verschweißens derselben mit der Aufnahme 12 zum Beispiel über Wärmestrahlung erwärmt werden. Nach dem Verschweißen der Folie 11 mit der Aufnahme 12 sowie nach Abkühlung der Folie 11 steht dieselbe dann unter Zugspannung. Ebenso kann die Folie beim Anordnen derselben auf der Aufnahme 12 mechanisch gespannt werden, wobei die Folie 11 in gespanntem Zustand mit der Aufnahme 12 verschweißt wird, sodass nach dem Verschweißen die Folie 11 unter Zugspannung steht.

Das Verschweißen der Folie 11 mit der plattenförmigen Aufnahme 12 erfolgt, wie bereits erwähnt, unter Vakuum, sodass zwischen Folie 11 und Aufnahme 12 nach dem Verschweißen ein Vakuum anliegt. Das Verschweißen der Folie 11 mit der Aufnahme 12 erfolgt vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißen. Nach dem Anordnen sowie Verschweißen der zu beschichtenden Folie 11 mit der Aufnahme 12 erfolgt die Beschichtung der Folie 11 an der Oberfläche 16 derselben, und zwar in dem Bereich der Oberfläche 16, der vom Halterahmen 13 nicht überdeckt ist und damit freigelassen wird. Das metallische Beschichten der Folie 11 im Bereich der Oberfläche 16 kann zum Beispiel durch galvanisches Abscheiden, durch thermischen Spritzen, durch PVD-Beschichten oder durch CVD-Beschichten erfolgen. Vor und/oder während des Beschichtens kann die Folie 11 erwärmt werden.

Es liegt im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, eine Oberfläche der plattenförmigen Aufnahme 12, auf welcher die zu beschichtende Folie 11 angeordnet wird, derart zu gestalten, dass sich bei einer nachfolgenden Beschichtung der Folie 11 ausbildende Formänderungen kompensiert werden können. Neigt demnach die zu beschichtende Folie 11 zum Beispiel bei der Beschichtung zur Durchwölbung in Richtung auf die plattenförmige Aufnahme 12, so wird die Oberfläche der plattenförmigen Aufnahme 12 komplementär konturiert, also in Richtung auf die Folie 11 gewölbt. Hierdurch können durch das Beschichten induzierte Formänderungen der Folie aufgeglichen werden.

Die plattenförmige Aufnahme 12 sowie der Halterahmen 13 sind vorzugsweise aus einem Werkstoff gebildet, der sich gut mit dem Werkstoff der zu beschichtenden Folie 11 verschweißen lässt. Weiterhin liegt es im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, dass die plattenförmige Aufnahme 12 aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff gebildet ist, um beim Beschichten in die Folie 11 eingeleitete Wärme gut ableiten zu können. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist in die plattenförmige Aufnahme 12 ein Kern 17 aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff, insbesondere aus Kupfer, integriert. Dieser Kern 17 kann beim Beschichten der Folie 11 in dieselbe induzierte Wärme aufnehmen und somit eine Überhitzung der Folie 11 beim Beschichten vermeiden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich insbesondere dünne Folien metallisch beschichten. Die zu beschichtenden Folien weisen vorzugsweise eine Dicke von 80 &mgr;m bis 120 &mgr;m auf.

10
Vorrichtung
11
Folie
12
Aufnahme
13
Halterahmen
14
Randbereich
15
Schweißnaht
16
Seite
17
Kern


Anspruch[de]
Verfahren zum Beschichten einer Folie, mit folgenden Schritten:

a) Bereitstellen einer zu beschichtenden Folie,

b) Bereitstellen einer Aufnahme für die zu beschichtende Folie,

c) Anordnen der zu beschichtenden Folie auf der Aufnahme,

d) Verschweißen der Folie mit der Aufnahme unter Vakuum,

e) Beschichten der mit der Aufnahme verschweißten Folie.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie derart auf einer plattenförmigen Aufnahme angeordnet wird, dass die Folie an Randbereichen derselben zwischen einem Halterahmen und der Aufnahme positioniert ist. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halterahmen und damit die Folie im Bereich des Halterahmens mit der Aufnahme verschweißt wird. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie derart auf der Aufnahme positioniert und mit der Aufnahme verschweißt wird, dass nach dem Verschweißen die Folie unter Zugspannung steht. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie vor dem Anordnen derselben auf der Aufnahme erwärmt wird, wobei die Folie in erwärmtem Zustand mit der Aufnahme derart verschweißt wird, dass nach dem Verschweißen die Folie unter Zugspannung steht. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie vor dem Verschweißen und/oder während des Verschweißend mit der Aufnahme derart erwärmt wird, dass nach dem Verschweißen die Folie unter Zugspannung steht. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie beim Anordnen derselben auf der Aufnahme gespannt wird, wobei die Folie in gespanntem Zustand mit der Aufnahme derart verschweißt wird, dass nach dem Verschweißen die Folie unter Zugspannung steht. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mit der Aufnahme durch Elektronenstrahlschweißen verschweißt wird. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Aufnahme verschweißte Folie metallisch beschichtet wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie in einem von dem Halterahmen freigelassenen Bereich einseitig beschichtet wird. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Aufnahme verschweißte Folie vor dem Beschichten und/oder während des Beschichtens erwärmt wird. Vorrichtung zum Beschichten einer Folie, mit einer plattenförmigen Aufnahme (12) für eine zu beschichtende Folie (11), und mit einem Halterahmen (13), wobei die Folie (11) derart auf der Aufnahme (12) positionierbar ist, dass die Folie (11) an Randbereichen (14) derselben zwischen dem Halterahmen (13) und der Aufnahme (12) angeordnet ist, und wobei der Halterahmen (13) und damit die Folie (11) im Bereich des Halterahmens (13) mit der Aufnahme (14) unter Vakuum verschweißbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der plattenförmigen Aufnahme (12) derart gewölbt ist, dass sich bei einer nachfolgenden Beschichtung der Folie (11) ausbildende Formänderungen derselben kompensierbar sind. Vorrichtung nach Anspruche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmige Aufnahme (12) zumindest abschnittsweise aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmige Aufnahme (12) in dem Abschnitt, welcher von einen zu beschichtenden Abschnitt der Folie (11) bedeckt ist, aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff gebildet ist.






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