Atmosphärendruck-Plasmaverfahren

Um Oberflächen effektiv zu modifizieren, zu funktionalisieren oder zu reinigen, werden in vielen Branchen der Industrie erfolgreich Atmosphärendruck-Plasmaverfahren eingesetzt. Beispiele sind neben der Medizintechnik die Mikrosystemtechnik, Verpackungs- und Investitionsgüterindustrie, Elektronikindustrie, der Automobilbereich und die Luft- und Raumfahrt. Am Fraunhofer IST entwickeln wir anwendungsspezifisch Plasmaquellen und Beschichtungssysteme, die eine große Bandbreite von Schichtfunktionen abdecken und dadurch zielgerichtet für die Reinigung, Funktionalisierung oder Beschichtung unterschiedlichster Materialien und Geometrien eingesetzt und in bestehende Prozessketten integriert werden können. Neben konventionellen siliziumorganischen Schichtbildnern werden hierfür verstärkt auch biobasierte Systeme verwendet.

Industrietaugliche, implementierbare Prozesse

Beschichtungsverfahren, die auf nasschemische Prozesse oder nachgelagerte Trocknungsprozesse verzichten, besitzen großes Potenzial für industrielle Anwendungen. Um etablierte Prozesse zu ersetzen, müssen alternative Verfahren einen ausreichenden Reifegrad besitzen, einen Mehrwert bieten und bestenfalls Ressourcen einsparen. Atmosphärendruck-Plasmaverfahren (ADPV) bieten hier zahlreiche Vorteile.

Nachhaltige biobasierte Schichtsysteme

Die Funktionalität von Oberflächen hängt maßgeblich von der chemischen Zusammensetzung der Oberfläche ab. Dies ist bereits in etablierten Atmosphärendruck-Plasmaprozessen der Fall. Werden dem Plasma nun Schichtbildner, sogenannte Präkursoren, zugesetzt, können mittels ADPV dünne Schichten abgeschieden werden. Zunehmend kommen dabei biobasierte Systeme zum Einsatz, die aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften eine gezielte Funktionalität besitzen, z. B. hydrophobe, schmutzabweisende oder antimikrobielle Eigenschaften. Vorbild sind in vielen Anwendungsfällen Beispiele aus der Natur.

Angepasste Plasmaprozesse für spezifische Anforderungen

Im Gegensatz zu leichtflüchtigen, konventionellen siliziumorganischen Schichtbildnern ist es erforderlich, die Beschichtungssysteme auf derartige höhermolekulare Ausgangsstoffe anzupassen. Hier setzt unsere Expertise an. Es werden nicht nur großvolumige Rolle-zu-Rolle-Prozesse betrachtet, die lineare Beschichtungssysteme erfordern, sondern auch der robotergeführte Einsatz von Plasma-Jets oder eine ortsaufgelöste Beschichtung mittels Plasma-Printing. Angepasste Plasmaprozesse und Beschichtungssysteme bieten dann die Grundlage für die Abscheidung nachhaltiger Schichtsysteme.

»Unser Know-how in der Plasmaquellenentwicklung liefert im Zusammenspiel mit angepassten Beschichtungs- und flexiblen Produktionsprozessen – mit dem Fokus auf nachhaltig funktionelle Oberflächen – einen wichtigen Baustein für die Kreislaufwirtschaft.«

Dr. Kristina Lachmann, Gruppenleiterin