Eine leistungsfähige Forschungs- und Entwicklungsabteilung ist der Schlüssel zur Einführung moderner Technologien für die Wärmebehandlung von Metallen. Die heutige Industrie (z. B. in den Bereichen Luftfahrt, Verteidigung, Medizin oder Energie) erfordert maßgeschneiderte Lösungen. Die SECO/WARWICK-Gruppe stellt ihren Partnern seit Jahren fortschrittliche F&E-Zentren (in Polen, den USA und seit kurzem auch in China) zur Verfügung, in denen Technologien im Mikromaßstab getestet werden können.
Forschungsinfrastruktur und Umfang der durchgeführten Prozesse
Das SECO/WARWICKs F&E-Zentrum verfügt sowohl über Industrieöfen in Originalgröße als auch über Laborgeräte, die die Durchführung von technologischen Versuchen an vom Kunden gelieferten Werkstoffen und Bauteilen ermöglichen. Im Zentrum werden unter anderem folgende Verfahren durchgeführt: Niederdruckaufkohlung (LPC FineCarb), Hochdruck-Gasabschreckung (HPGQ), ZeroFlow-Gasnitrierung, ferritisches Nitrocarburieren (FNC), Aluminiumhartlöten unter Schutzatmosphäre (CAB) und im Vakuum (VAB) sowie die Herstellung von äquiaxialen Gussteilen (EQ) mit klassischen Verfahren und von gerichteten Erstarrungsgefügen (DS) und einkristallinen (SC) Gussteilen nach dem Bridgman-Verfahren durchgeführt. Ein Team erfahrener Ingenieure bietet zudem ein breites Spektrum an Dienstleistungen im Bereich der technischen Berechnungen an, d. h. Simulationen in den Bereichen Thermik, Strömungsmechanik sowie Festigkeitsberechnungen von Werkstoffen und Konstruktionen.
„In der Praxis bedeutet dies, dass der Ofen und die eingesetzte Technologie es ermöglichen müssen, bestimmte Eigenschaften des Werkstücks zu erzielen, wie beispielsweise Oberflächen- und Kernhärte, die Tiefe der gehärteten Schicht (z. B. CHD/ECD), Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit, Maßhaltigkeit nach der Wärmebehandlung sowie die gewünschte Mikrostruktur, einschließlich unter anderem der Phasenverteilung, der Korngröße und des Vorhandenseins von Ausscheidungen. Ein solcher Ansatz minimiert das Implementierungsrisiko, ermöglicht die schnelle Erkennung eventueller Abweichungen und gibt die Gewissheit, dass das Endprodukt die Anforderungen an das Werkstück in der Zielanwendung erfüllt. Gerade Tests unter betriebsnahen Bedingungen ermöglichen eine optimale Vorbereitung und Anpassung der Technologie an individuelle Produktionsanforderungen.“ – sagte Łukasz, Leiter des SECO/WARWICK F&E-Zentrums.
Die Rolle des Metallographie-Labors
Ein wesentlicher Bestandteil der technologischen Versuche und des Implementierungsprozesses ist das Metallographie-Labor, in dem Proben aus den bearbeiteten Teilen sowie Referenzproben untersucht werden. Die Analysen umfassen die Mikrostrukturbewertung mittels Licht- und Elektronenmikroskopie, Härtemessungen im Bereich der Mikro- und Makrohärte, die Bestimmung der Härtetiefe (CHD/ECD) sowie die Analyse des Kohlenstoff- und Stickstoffprofils in der Randschicht.
„Diese Untersuchungen ermöglichen es, zu überprüfen, ob die erzielten Eigenschaften den Kundenanforderungen entsprechen – sowohl hinsichtlich der mechanischen als auch der mikrostrukturellen Parameter. Dies ist entscheidend für die Beurteilung, ob das bearbeitete Bauteil die Anforderungen der Zielanwendung erfüllen wird. Dadurch ist es nicht nur möglich, die Wirksamkeit der gewählten Technologie zu bestätigen, sondern sie auch im Hinblick auf die konkrete Anwendung zu optimieren.“ – fügt Ł. Piechowicz hinzu.
Die Bedeutung technologischer Versuche für die industrielle Umsetzung
Die Durchführung von technologischen Versuchen und Laboruntersuchungen an realen Bauteilen ermöglicht nicht nur eine präzise Anpassung der Prozessparameter an die Erwartungen unserer Partner, sondern auch die Erkennung möglicher Gefahren, die Kostenoptimierung und die Reduzierung des mit einer potenziellen Umsetzung verbundenen Risikos.
Wenn ein Kunde vor einer Herausforderung steht, die einen unkonventionellen, maßgeschneiderten Ansatz erfordert, steht ihm die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von RETECH in den USA zur Seite. Das Team unterstützt die Entwicklung neuer Werkstoffe und deren Herstellungstechnologien – von Titan, Zirkonium, Kobalt, Nickelbasislegierungen und Superlegierungen bis hin zu Chrom- und Siliziumwerkstoffen sowie anderen hochentwickelten Legierungen, die spezielle oder besonders präzise Schmelzverfahren erfordern. Dadurch ist es möglich, von Konzepten und technologischen Versuchen zu fertigen Produkten mit höheren Nutzungsparametern überzugehen.
Retech ermöglicht es Unternehmen und Forschungseinrichtungen, fortschrittliche Werkstoffe und metallurgische Verfahren auf vollmaßstäblichen Anlagen in seinem Forschungs- und Entwicklungszentrum (F&E-Zentrum) in Buffalo, New York, zu testen. Dank der Unterstützung durch ein Team von Ingenieuren – von der Entwicklung des Prozesskonzepts bis zur Analyse der Ergebnisse – können Partner technologische Annahmen schneller validieren, Investitionsrisiken minimieren und einen sicheren Weg für die Skalierung bis zur Produktion ebnen.
Zu den verfügbaren Technologien gehören unter anderem das Plasmalichtbogenschmelzen, das Vakuum-Induktionsschmelzen, Elektronenstrahlverfahren sowie die Plasmazerstäubung von reaktiven und schwer schmelzbaren Metallpulvern. Dies ist eine Lösung für Branchen, in denen Reinheit, Wiederholbarkeit und Prozesskontrolle entscheidend sind – von der Luftfahrt, Verteidigung und Energiewirtschaft bis hin zur Medizin, Halbleiterindustrie und fortschrittlichen Fertigung. Retech ermöglicht es, die Technologie zu testen, bevor eine Entscheidung über eine Kapitalinvestition getroffen wird, und verkürzt so den Weg von der Idee bis zur Umsetzung.
„Wir bieten Dienstleistungen im Bereich Schmelzen und Zerstäuben an, die auf den in Betrieb befindlichen Anlagen an unserem Standort in Buffalo durchgeführt werden. Damit ermöglichen wir unseren Partnern einen schnellen Zugang zu fortschrittlicher Vakuummetallurgie, ohne dass sie sofort eigene Vorrichtungen anschaffen müssen. Dies ist eine praktische Lösung für Unternehmen, die einen neuen Prozess validieren, die Legierungsproduktion steigern, die Markteinführung beschleunigen oder das Projekttempo aufrechterhalten möchten, während sie auf ihre eigene Vorrichtungen warten. Dank Systemen wie PAM-5, R&D Electron Beam, PGA200 und PGA300 ist es möglich, Versuche sowie Pilot- und Serienproduktion unter kontrollierten Bedingungen durchzuführen. Dies verringert das Risiko und erhöht die Flexibilität.“ – sagt Earl Good, Geschäftsführer von Retech, einem Unternehmen der SECO/WARWICK-Gruppe.
Parallel dazu unterstützt das CAB-Hartlötzentrum (in Polen und China) Kunden bei der Prüfung, Validierung und Optimierung von Prototypen für Wärmetauscher. Es handelt sich um einen Bereich, in dem Tests für eine breite Palette von Lösungen durchgeführt werden können, die unter anderem in der Automobilindustrie, der Energiewirtschaft, HVAC&R (d. h. Heizung, Lüftung, Klimatisierung und Kältetechnik) sowie in der Elektronik zum Einsatz kommen. Dies bedeutet eine schnellere Konzeptüberprüfung, eine Verringerung des Implementierungsrisikos und eine bessere Technologieanpassung an die Anforderungen der jeweiligen Branche.
Die Möglichkeit, umfassende Tests durchzuführen – von der Auswahl der Parameter über die Durchführung des Prozesses bis hin zu detaillierten Laboruntersuchungen – bildet die Grundlage für die erfolgreiche Einführung moderner Wärmebehandlungstechnologien und gewährleistet Investitionssicherheit sowie Wettbewerbsvorteile.
Innovationen, die den Weg vom Labor in die Industrie finden
Die SECO/WARWICK-Gruppe investiert konsequent in Forschung und Entwicklung und betrachtet F&E als eine der Grundlagen für den Wettbewerbsvorteil der Gruppe. Das Ausmaß dieser Aktivitäten zeigt sich sowohl in den durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsprojekten als auch in der Anzahl der Patente, der umgesetzten Innovationen, der durchgeführten Untersuchungen sowie in der Zusammenarbeit mit technischen Hochschulen und wissenschaftlichen Einrichtungen.
Ein Beispiel für aktuelle Investitionen in Forschung und Entwicklung ist das Projekt „Free High Pressure Gas Quenching“, dessen Gesamtkosten sich auf 9,59 Mio. PLN belaufen, wobei die Förderung aus europäischen Fonds 5,24 Mio. PLN beträgt. Das Projekt umfasst die Entwicklung und den Bau einer Prototypanlage zum freien Härten von Stahlteilen in Hochdruckgas unter Einsatz von CAE-Simulationen, einem digitalen Zwilling, Wärmebildkameras, einem 3D-Scanner sowie technologischen Tests unter realitätsnahen Bedingungen.
Die SECO/WARWICK-Gruppe hat eine Fremdfinanzierung in Form eines langfristigen Darlehens in Höhe von 10 Mio. USD, d. h. rund 39,81 Mio. PLN, erhalten. Die beschafften Mittel wurden für die Entwicklung von Technologien im Bereich der Pulvermetallurgie verwendet, darunter für die Konstruktion und Installation von Plasma-Gaszerstäuber-Öfen (PAM) (Plasmalichtbogenschmelzen) auf Basis der proprietären Retech-Technologie sowie für den Ausbau und die Ausstattung der Produktions- und Montagehalle. Die Investition mit einem geschätzten Gesamtwert von 45 Mio. PLN wird in den Werken der Tochtergesellschaft Retech in Buffalo, im Bundesstaat New York, USA, durchgeführt. Die Weiterentwicklung der Pulvermetallurgie-Technologie zielt darauf ab, die Position der SECO/WARWICK-Gruppe auf dem globalen Markt für Vakuummetallurgie zu stärken, insbesondere im dynamisch wachsenden Bereich des 3D-Metalldrucks (additive Fertigung).
Die Forschung und Entwicklung (F&E) bei SECO/WARWICK beschränkt sich nicht auf das Labor. Ein gutes Beispiel für den Wissenstransfer in die Industrie ist DeepCaseMaster Evolution – ein expertengestütztes Selbstdiagnosesystem
der neuen Generation von Tieföfen, das in Zusammenarbeit mit dem Institut für Maschinenbau der Universität Zielona Góra entwickelt wurde. Die Lösung basiert auf gemeinsamen F&E-Arbeiten, unterstützt hocheffiziente Niederdruckaufkohlungsprozesse und ermöglicht es, die Energieeffizienz zu steigern sowie Schadstoffemissionen zu reduzieren.
SECO/WARWICK treibt Innovationen im Rahmen eines partnerschaftlichen Modells voran – in Zusammenarbeit mit technischen Hochschulen, Forschungsinstituten, Branchenverbänden und Expertenvereinigungen. Dadurch wird wissenschaftliches Wissen effektiv in die Industrie übertragen, und das Unternehmen ist an der Mitgestaltung technologischer Standards in den Bereichen Wärmebehandlung, Metallurgie und Automatisierung industrieller Prozesse beteiligt. Diese Position wird durch zahlreiche Auszeichnungen bestätigt, darunter der Titel „Verdienter Erfinder“, wiederholte Auszeichnungen als „Innovationsführer“, die Preise Best of Industry und Most Innovative Metallurgical Equipment Specialist für RETECH sowie die Titel Innovatives Unternehmen und Symbol der Innovation. RETECH, ein Unternehmen der SECO/WARWICK-Gruppe, wurde zudem als „Most Innovative Metallurgical Equipment Specialist in 2022 for the USA“ ausgezeichnet.
Die Innovationskraft von SECO/WARWICK hat somit eine praktische Dimension: Sie beginnt mit Investitionen in Forschung, Patente und die Zusammenarbeit mit der Wissenschaft und endet bei ausgereiften Technologien, die bei Kunden auf der ganzen Welt zum Einsatz kommen. Gerade diese Kombination aus eigener F&E-Abteilung, Demonstrationsprojekten, ingenieurtechnischer Kompetenz, akademischen Partnerschaften und internationaler Anerkennung sorgt dafür, dass SECO/WARWICK nicht nur auf die Bedürfnisse der Industrie reagiert, sondern aktiv deren Entwicklungsrichtung vorgibt.
