Funktionale Oberflächen

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Die Oberfläche eines Materials ist besonderen Belastungen ausgesetzt. Neben ihrer Verbesserung und Anpassung können mit Hilfe der Oberflächentechnik auch unterschiedliche Funktionalitäten eingestellt werden.

Dabei werden nicht nur Abscheidungs oder Beschichtungstechniken, sondern auch jede Art physikalischer oder chemischer Modifikationstechniken betrachtet. Die Optimierung der Oberfläche kann damit auch die Energiewende unterstützen, um Energie und Ressourcen einzusparen. Zudem können moderne Beschichtungen die Energieeffizienz steigern. Das führt gleichzeitig dazu, dass die Wettbewerbsfähigkeit von Produkten und Prozessen erhöht werden kann.

Am DFI werden verschiedene Technologien zur Oberflächenmodifizierung und -behandlung eingesetzt. Dabei umfasst das Angebot Lösungen, die mit der Entwicklung von Beschichtungen im Labormaßstab beginnen und mit der Beratung zur Industrialisierung des Prozesses und/oder Produkts beim Kunden enden.

Mit der Physikalischen Gasphasenabscheidung steht eine Beschichtungstechnologie zur Verfügung, die in der Dampfphase (PVD: Physical Vapour Deposition) Materialien mit einer Dicke von nur wenigen Mikrometern oder Nanometern zusätzliche Eigenschaften verleihen kann. Diese PVD-Prozesse sind sauber und nachhaltig. Durch das Sputtern verschiedener Metalle (mit oder ohne Gegenwart reaktiver Gase) können Materialien funktionelle oder dekorative Eigenschaften erhalten. Am DFI werden Beschichtungen und Verfahren für verschiedene Anwendungen wie Tribologie, oder Photokatalyse entwickelt.

Die Sol-Gel-Technologie wird am Institut als eine vielseitige Synthesetechnik für die Herstellung von Keramik- und Glaswerkstoffen eingesetzt. Wir nutzen diese Technik für die Synthese von Nanopartikeln, für die anorganische Verkapselung von Werkstoffen und für die Entwicklung von multifunktionellen Oberflächen. Durch Verwendung dieser Technologie werden keramische Materialien auf der Basis von anorganischen Oxiden erhalten. Durch Applikation mittels Sprüh- oder Tauchbeschichtungsprozessen können gezielt Oberflächen behandelt und funktionalisiert werden (z.B. selbstreinigende Eigenschaften, d.h. superhydrophob oder superhydrophil, antibakteriell, photokatalytische Schichten).

Das Verfahren der plasma-elektrolytischen Oxidation kann beispielsweise die Energieeffizienz und die Lebensdauer eines Produktes erhöhen. Bei diesem elektrochemischen Prozess werden Plasmaentladungen an der Werkstück-Elektrolyt-Grenzfläche erzeugt. Die Substratoberfläche wird in eine harte und dichte keramische Oxidschicht umgewandelt. Insbesondere für die Behandlung von Al-, Mg- und Ti-Legierungen stellt die Plasmaelektrolytische Oxidation einen innovativen Bereich der Oberflächentechnik dar. Das Verfahren ermöglicht es funktionale Schichten mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit, Schmier und Verschleißeigenschaften, Bioaktivität oder photokatalytischen Eigenschaften zu erzeugen.

Durch die Slurry- und Packzementierung werden Diffusionsschutzschichten für metallische Werkstoffe entwickelt, die auch bei hohen Temperaturen exzellente Korrosionsbeständigkeiten aufweisen. Um das Grundmaterial bei hohen Temperaturen zu schützen, wird die Werkstoffoberfläche mit Elementen wie beispielsweise Aluminium angereichert und modifiziert. Mit Blick auf die Energiewende ist die Entwicklung funktionaler Hochtemperaturschutzschichten zu nennen: Innovative Wärmedämmschichtkonzepte oder Beschichtungen für solarthermische Kollektoren führen zur Leistungssteigerung von Stromerzeugungsanlagen. Hier werden selektive Beschichtungen auf Stahlrohren mit hohem Absorptionsvermögen und niedrigem Emissionsvermögen entwickelt.

Unsere Leistungen

> Entwicklung funktionaler Beschichtungen in den Bereichen:
· Korrosions- und Verschleißschutz
· Photokatalyse
· Medizintechnik
· Diffusionsschutzschichten für hohe Temperaturen
> Technologien:
· PVD (Sputtern)
· Sol-Gel
· (Plasma-)Anodisieren
· Slurry- und Packzementierung
> Schicht- und Oberflächencharakterisierung mit diversen Methoden

 

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Dr. Stephan Lederer
Telefon 069 7564-674

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