PEPSurf – Prozesssicheres Elektrolytisches Plasma-Polieren großflächiger Oberflächen

Förderzeitraum: 03/2026 - 04/2028

Projektbeschreibung:
Das Projekt adressiert mit der Entwicklung eines JETPEP-Breitstrahlsystems einen Technologiesprung in der großflächigen, selektiven und automatisierbaren Oberflächenbearbeitung von metallischen Werkstücken. Bisherige Verfahren des elektrolytischen Polierens (EP/PEP) sind durch ihre Badtechnik, geringen Automatisierungsgrad und mangelnde Flexibilität in der Bearbeitung komplexer Bauteile limitiert. Ziel ist die Marktreife eines innovativen, breitstrahligen Plasma-Elektrolyt-Poliersystems (JETPEP) mit 300 mm effektiv nutzbarer Düsenbreite, das hohe Oberflächengüten selektiv, schnell und prozessstabil aufbringen kann. Kernstück sind eine eigens entwickelte Breitstrahldüse, prozessoptimierte Anlagenautomation, sowie additiv gefertigte, funktionsintegrierte Düsen mit maßgeschneiderten Werkstoffen und Oberflächendesigns.

Derzeit dominieren elektrolytische Polier- und Badprozesse (EP/PEP), mechanische Nachbearbeitung (Schleifen, Läppen, Bürsten) sowie chemische und Strahlverfahren den Stand der Technik. All diese etablierten Verfahren weisen erhebliche funktionale und wirtschaftliche Limitationen auf. Sie sind häufig energie- und ressourcenintensiv, erzeugen hohe Umweltbelastungenerfordern den Einsatz aggressiver Chemikalien und verursachen hohe Kosten durch aufwendige Maskierungen, lange Prozesszeiten und aufwendige Nacharbeiten. Die erzielbare Wiederholgenauigkeit und die resultierende Oberflächengüte reichen in vielen Fällen nicht aus, um moderne Anforderungen beispielsweise aus der Medizintechnik zu erfüllen. Gleichzeitig sind sie für selektive, lokale oder geometrisch anspruchsvolle Bearbeitungsaufgaben (wie Funktionsflächen, Innengeometrien oder partielle Politur) kaum oder nur mit erheblichem Zusatzaufwand einsetzbar. Die Umsetzung automatisierter, prozesssicherer und bauteilindividuell steuerbarer Prozessketten ist mit den herkömmlichen Methoden bestenfalls eingeschränkt möglich.

Als Projektpartner liegt für den Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen der Schwerpunkt in der numerischen Simulation (CFD) und Optimierung der Düsengeometrie. Hierzu wird ein komplexes mehrphasiges Rechenmodell des realen Prozesses erstellt, um die Strömung in der Düse auszulegen, das Dampfmanagement zu planen und die Betriebscharakteristik vorherzusagen.

Das Projekt verbindet die Kompetenzen von Anwendungsentwicklung, Simulation, Werkstofftechnik und additiver Fertigung zu einer neuartigen Plattformtechnologie für das industrielle, hochqualitative Polieren und Veredeln komplexer Metallerzeugnisse. Das Innovationsziel ist die Schaffung eines wettbewerbsfähigen, flexiblen Fertigungstools, das signifikante technologische Lücken im Bereich Oberflächenfunktionalisierung und ressourceneffizienter Produktion in verschiedenen Branchen schließt.