Plasmaoberflächenbehandlung Mobile Plasmaquelle jetzt industriereif

Die Oberflächenmodifizierung mittels Plasma ist mittlerweile etabliert. Haupteinsatzgebiete der Plasmabehandlung bei Atmosphärendruck sind die Plasmafeinreinigung und die Plasmaaktivierung zur Verbesserung der Adhäsion von Oberflächen. Das Fraunhofer-IWS hat eine Plasmaquelle entwickelt, die im Labormaßstab diese Einsatzgebiete bedient und für Tests in der Industrie geeignet ist.

Anbieter zum Thema

PFLITSCH GmbH & Co. KG

Knuth Werkzeugmaschinen GmbH

G+K Umformtechnik GmbH

Ebbinghaus Verbund Management- und Dienstleistungs-GmbH

Christian-Albrechts- Universität zu Kiel

mehr weniger

Fraunhofer IWS Dresden

Bayer AG

weniger

Mit der sogenannten Large-Plasmaquelle konnten bereits erfolgreich die Plasmafeinreinigung von Aluminiumbändern, der Abtrag von Trennmitteln auf CFK-Oberflächen [1] und die Abscheidung von SiO₂-Haftvermittlerschichten zur Verbesserung der Adhäsion von Titanlegierungen für strukturelle Klebverbindungen [2] demonstriert werden. Der nächste Schritt für eine Überführung der Technologie in die Industrie ist, diese beim Anwender vor Ort unter den spezifischen Gegebenheiten zu testen.

Plasmaquelle mit 350 mm Arbeitsbreite an mobile Anforderungen angepasst

Bei der Large-Plasmaquelle handelt es sich um eine lineare Lichtbogen-Plasmaquelle mit einer derzeit maximalen Arbeitsbreite von 350 mm. Zwischen axial gegenüberliegenden Elektroden wird in leicht ionisierbarer Atmosphäre ein Lichtbogen bei Atmosphärendruck gezündet (siehe Bild 1). Der Abstand zwischen den Elektroden bestimmt die Arbeitsbreite der Plasmaquelle. Der frei brennende Lichtbogen wird durch gekühlte Kupferwände, die Gasanströmung, die Gasumströmung des Lichtbogens selbst und durch ein permanent entgegenwirkendes Magnetfeld im Gleichgewicht gehalten.

Um einen Kurzschluss zwischen Anode und Kathode durch das Kupfer zu vermeiden und der Forderung nach einer beliebigen Lichtbogenlänge nachzukommen, ist der Kupferblock durch einzelne, voneinander isolierte Kupferplatten kaskadiert ausgeführt. Damit ist jede gewünschte Lichtbogenlänge, die mit der Arbeitsbreite gleichzusetzen ist, realisierbar [3]. Für den mobilen Large wurde eine 150-mm-Large-Plasmaquelle überarbeitet und den Anforderungen angepasst.

Mobile Anlage ermöglicht bessere Versuche in Inlineprozessen

Die Weiterentwicklung der Large-Plasmaquelle und die Erweiterung ihrer Einsatzmöglichkeiten erfolgt derzeit an einer Laboranlage, die an die jeweilige Fragestellung angepasst wird. Eine beliebige Anpassung und die exakte Nachstellung von Industrieprozessen sind damit aber nicht möglich. Zum Beispiel ist es nur schwer realisierbar und zudem kostenintensiv, die Eignung der Plasmaquelle für Inlineprozesse, bei denen das Substrat nicht ausgeschleust werden kann, zu demonstrieren. Ebenfalls sind Prozesse, die in inerter Atmosphäre mit der Notwendigkeit der sofortigen Weiterbearbeitung der plasmaaktivierten Oberfläche ablaufen müssen, schwer nachzustellen. Nur unter großem Kosten- und Zeitaufwand sind Beschichtungs- oder Reinigungsprozesse von großen Bauteilen beziehungsweise mit schnellen Prozessgeschwindigkeiten (> 100 m/min) mit labortechnischen Möglichkeiten nachstellbar. Dies gab den Anstoß zum Aufbau des mobilen Large.

(ID:43157496)