Plasmatechnik

Die Anwendung von Plasmatechnik prägt das Qualitätsniveau und die Funktion vieler Produkte und Verfahren maßgeblich. Viele moderne Produkte sind ohne Plasmatechnik nicht denkbar (Blue-Rays, DVDs, entspiegelte und kratzfeste Brillengläser, Wärmedämmschichten und Entspiegelungen auf Fensterscheiben, Werkzeuge, Motorentechnik, Lebensmittelverpackungen u. v. a.).

Auch für Ihre Anwendungen kann die Plasmatechnik hervorragende Lösungen bieten. Da wenig geeignete umfassende Angebote vorhanden sind, bei denen z. B. Technikern oder FH-Ingenieuren ein technologisches Basiswissen sowohl in den ingenieurwissenschaftlichen als auch in den plasmaphysikalischen Bereichen vermittelt wird, findet die Plasmatechnik als Werkzeug für die Gestaltung leistungsfähigerer Produkte nur selten bei Entwicklungsbeginn Berücksichtigung.

Anwendungsfelder der Plasmaoberflächentechnik

Energietechnik_h100
Informationstechnik_Elektronik_h100
LifeScience_Umwelt_h100
Automobil_h100

Im Kompetenzfeld Energietechnik dominiert die Dünnschicht-Photovoltaik. Hinsichtlich der limitierten Ressourcen an nicht erneuerbaren Energien sowie der begrenzten Kapazität des Ökosystems für Treibhausgase muss Nachhaltigkeit als wichtigstes Ziel angesehen werden. Verschiedene Energieszenarien zeigen das riesige Potential der Photovoltaik. Neben den seit Jahren etablierten waferbasierten Modulen sind Dünnschicht-Solarzellen wichtigster Hoffnungsträger für die zukünftige Energieversorgung. Ihr wesentlicher Vorteil liegt dabei in dem deutlich verringerten Materialverbrauch.

Plasma-Oberflächentechnik ist ein Innovationstreiber für elektronische Komponenten. Datenspeicher und Displays basieren auf einer Vielfalt von magnetischen oder optischen Beschichtungen. In der Elektronik werden dünne Schichten z.B. bei feinstrukturierten optischen und elektrischen Leiterbahnen oder definierten Isolationssystemen (Hochohm- und Isolationsschichten als EMV- und ESD-Schutz) eingesetzt. Weitere Anwendungen sind Schaltungsträger für 3D-MID-Anwendungen, Lichtschrankensysteme, Bussysteme oder Mikroschalter.

In der Medizintechnik, Biotechnologie und Umwelttechnik bietet die Plasma-Oberflächentechnik in den verschiedenen Einsatzbereichen enormes Potenzial. Bei der Auslegung von Oberflächen z.B. für OP-Bestecke, Implantate, Stents und Prothesen stehen Verschleißschutz, Biokompatibilität und antibakterielle Eigenschaften im Vordergrund. Gezielte Oberflächenmodifizierungen an Mikrofluidik- und Diagnostik-Komponenten (Hydrophilie, Hydrophobie, hohe Affinität für die Anlagerung von Biomolekülen) gewinnen stetig an Bedeutung.  Anwendungen sind z. B. Dialysegeräte, Katheter, Zellkulturwachstum oder Biosensoren. Sterilisationen mittels Plasma können ebenfalls besondere Anforderungen erfüllen. 

In den Bereichen Biologie, Hygiene oder Medizin besteht ein großer Bedarf, Oberflächen zu behandeln. Mit gezieltem Einsatz von Plasmen können auch Heilungsprozesse der Haut beschleunigt oder Keime abgetötet werden. Gerade für Patienten mit chronische Wunden bestehen Heilungschancen.

Diese Bereiche stellen immer höhere Anforderungen an Lebensdauer, Belastbarkeit und Funktionalität ihrer Komponenten. Neben Reibungsreduzierung sowie Verschleiß- und Korrosionsschutz steht eine hohe Leistungsfähigkeit bei geringem Gewicht und Bauraum im Vordergrund. Zunehmend spielt die Realisierung optischer und sensorischer Fähigkeiten zur Sicherung lebenswichtiger Funktionen eine entscheidende Rolle.

Maschinenbau_h100
Werkzeuge_h100
Optik_h100
Kunststoff-Textiltechnik_h100

Maschinenelemente unterliegen vielfältigen tribologischen Beanspruchungen und damit einer begrenzten Leistungsfähigkeit und Lebensdauer. Plasma-Oberflächentechnik bietet hier die Möglichkeit, Reibung und Verschleiß zu reduzieren. Im Kompetenzfeld Maschinenbau sind Firmen und Institutionen tätig, die sich mit der Oberflächenbehandlung und Beschichtung von Maschinenteilen vor allem auf dem Gebiet der Reibungsminderung, des Verschleiß- und Korrosionsschutzes beschäftigen. Oberflächenfunktionalisierungen, wie z.B. Antihafteigenschaften oder sensorische Fähigkeiten, bilden einen weiteren Schwerpunkt dieses Arbeitsbereiches. Typische Themen sind Leistungssteigerung bei Lagern und Antriebselementen, Reduzierung der Antriebsleistung von Kugelventilen oder Dünnschichtsensorik zur Kraft-, Weg-, Temperatur- und Verschleißmessung.

Plasma-Oberflächentechnik ist im Bereich der modernen Fertigung heute nicht mehr wegzudenken. Höhere Qualitäts- und Produktionsanforderungen sowie neue Werkstoffe erfordern leistungsstarke Werkzeuge und stete Entwicklung von Hochleistungsoberflächen auf deren Oberflächen. Mittels Oberflächenbehandlung und Beschichtung werden Standzeiten der Werkzeuge erhöht, Ablagerungen vermieden und Selbstschmierungseffekte erzielt.

Beschichtungen beeinflussen optische und thermische Eigenschaften von Glas oder transparenten Kunststoffen. Wärmedämm- und Sonnenschutzbeschichtungen ermöglichen eine Optimierung der Energietransmission von Architektur- oder Automobilverglasungen. Transparente und leitfähige Schichten bilden die Basis für heizbare Scheiben, elektromagnetische Abschirmungen oder sogenannte Touch-Panels. Die optische Industrie benötigt reflexfreie optische Komponenten, Filter oder Spiegel in vielfältigen Variationen.

Oberflächenaktivierung und Funktionalisierung sind neben direkten Beschichtungen die Ziele im Bereich Kunststoff- und Textiltechnik. Durch Aktivierung der Oberflächen mittels Plasma können chemische Bindungen aufgebrochen werden. Die hohen Energien der Elektronen im Plasma sind dafür sehr gut geeignet. Die wirtschaftliche Bedeutung ist bereits enorm. Die Prozesse erfolgen bei Atmosphärendruck. Anwendungen sind z. B. Plasmabehandlungen von Autostoßfängern, Folien- und Kunststoffverpackungen, Lebensmittelverpackungen oder Entkeimungen.  Als nächster Schritt sind auch chemische Funktionalisierungen möglich.  Damit können Werkstoffe für weitere Oberflächenprozesse vorbereitet werden. Zum Beispiel können technische Textilien, Schutzkleidung, Filtrations-und Transportsysteme wasser- und ölabweisend gemacht werden.