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Oberflächentechnik Graphen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren

| Redakteur: Beate Christmann

Graphen gilt als Werkstoff der Zukunft. Das EU-Forschungsprojekt HEA-2D, an dem auch Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT beteiligt sind, arbeitet an der Serienfertigung graphenbeschichteter Bauteile. Ziel ist die Übertragung des Graphens von großflächigen Metallsubstraten im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf Kunststofffolien und Bauteile.

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Auf der Suche nach einem neuen Rolle-zu-Rolle-Anlagenkonzept: Am Ende erhoffen sich die Forscher des Projekts HEA-2D die Entwicklung einer durchgängigen Prozesskette zur Herstellung graphenbeschichteter Bauteile.
Auf der Suche nach einem neuen Rolle-zu-Rolle-Anlagenkonzept: Am Ende erhoffen sich die Forscher des Projekts HEA-2D die Entwicklung einer durchgängigen Prozesskette zur Herstellung graphenbeschichteter Bauteile.
(Bild: Fraunhofer-IPT)

Es klingt fast so, als wäre es ein Wundermaterial: geringes Gewicht, extreme Festigkeit, hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit – Graphen, Kohlenstoff in zweidimensionaler Struktur, wird als Werkstoff für vollkommen neue Geräte und Technologien gehandelt. Jedoch befinden sich Wissenschaftler immer noch mitten in der Erforschung des Materials, an konkreten Anwendungen mangelt es bisher.

Einen ersten Schritt in Richtung Umsetzung gehen jetzt die Forscher im EU-Forschungsprojekt HEA-2D – Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen von 2D-Nanomaterialien: Ihr Ziel ist es, eine durchgängige Verarbeitungskette zu entwickeln, die verschiedene Abscheideverfahren von 2D-Materialien auf Metallsubstrate, Verfahren für den Transfer auf Polymerfolien sowie die serientaugliche Übertragung auf Kunststoff-Spritzgussbauteile umfasst.

Neues Rolle-zu-Rolle-Anlagenkonzept

Um die 2D-Materialien, die durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD, Chemical Vapor Deposition) bereits großflächig auf Kupferfolie hergestellt werden können, für die Weiterverarbeitung im Spritzgussverfahren nutzbar zu machen, erforscht das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT die Übertragung auf Kunststofffolien. Für den ressourceneffizienten und gleichzeitig kostengünstigen Transfer der zweidimensionalen Graphenschichten auf die Polymerfolien setzen die Aachener Forscher auf ein neues Rolle-zu-Rolle-Anlagenkonzept. Hier kommen verschiedene technische Verfahren wie der Schlitzdüsenauftrag flüssiger Polymere mit In-situ-Vernetzung oder das Laminieren von Transferfolien in Frage. Beide Alternativen untersucht das Fraunhofer-IPT gemeinsam mit Coatema Coating Machinery.

Die Graphenproben für die Versuche werden von der Universität Duisburg-Essen bereitgestellt. Die Qualität des Transferprozesses und des Graphens analysieren und bewerten Forscher der Universitäten Siegen und Duisburg-Essen, die ebenfalls am Projekt mitwirken. Auf der Basis der experimentellen Untersuchungen soll dann ein vollständiges Anlagenkonzept zum effizienten Transfer von Graphen auf Polymersubstrate erarbeitet werden.

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