Das Institut für Werkstoffe verfügt über eine moderne Beschichtungsanlage. Die Schichten können hier sowohl mittels Plasmaspritzen als auch mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen hergestellt werden. Durch getrennt voneinander ansteuerbare Pulverförderlinien kann die Schichtzusammensetzung auch während des Prozesses geändert werden, so dass auch gradierte Schichten möglich sind.
Das Spritzen der Schichten erfolgt aus Sicherheitsgründen in einer geschlossenen Spritzkabine, die das Bedienpersonal vor der Lärmbelastung und der sehr intensiven UV-Strahlung des Plasmastrahls schützt. Ein Industrieroboter dient als Brennermanipulator, zusätzlich verfügt die Anlage über einen drehbaren Probentisch, so dass auch komplizierte Geometrien beschichtet werden können.
Beim atmosphärischen Plasmaspritzen (APS) werden Spritzpartikel mit Hilfe eines Plasmastrahls auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht. Ein Plasma ist ein heißes Gas, in dem aufgrund der hohen Temperatur die neutralen Teilchen dissoziieren und ionisieren. Somit befinden sich, im Vergleich zum Gas, auch geladene Teilchen wie Elektronen und Ionen in einem Plasma. Zur Erzeugung eines Plasmas wird im so genannten Plasmabrenner durch eine Hochfrequenzzündung ein Lichtbogen zwischen Kathode und Anode erzeugt. Bei entsprechend gewählter Gaszufuhr bildet sich ein Plasmastrahl mit hohem Wärmeinhalt, der mit hoher Geschwindigkeit gebündelt aus der Düse des Plasmabrenners ausströmt. Die im heißesten Teil des Plasmakegels auftretenden Temperaturen erreichen ca. 30.000 K.
Über einen Injektor wird das zu spritzende Pulver in den Plasmastrahl eingebracht. Als Trägergas (um das Spritzpulver mit der notwendigen kinetischen Energie zum Brenner zu befördern) wird, je nach Prozess, Argon oder Stickstoff verwendet. Nach Einbringen des Pulvers erfolgt ein Wärme- und Impulsübertrag auf die Pulverpartikel, wodurch diese geschmolzen und beschleunigt werden. In Abhängigkeit der gewählten Parameter treffen die Pulverpartikel mit einer gewissen Geschwindigkeit und Temperatur auf das Substrat auf.
Beim Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF, von engl. High Velocity Oxygen Fuel) wird das Pulver in eine Kerosinflamme injiziert. Dabei werden Flammtemperaturen von bis zu 3000 K und -geschwindigkeiten von bis zu 2000 m/s erreicht. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist die kurze Verweilzeit der Pulverteilchen in der Flamme und somit eine im Vergleich zu anderen Verfahren deutlich verringerte Oxidation. Außerdem sorgt die hohe Teilchengeschwindigkeit für eine vergleichsweise dichte Schichtstruktur. Die so hergestellten Schichten weisen typischerweise einen Oxid-Anteil und eine Porosität von je < 2% auf.
Grundsätzlich eignen sich alle Keramiken und Metalle, die in Pulverform vorliegen, sich bei den Prozesstemperaturen (s.o.) auf- oder anschmelzen lassen und auch bei den hohen Temperaturen stabil sind.