UNIVERSA

Versuchsanlage zur 3D-Beschichtung mittels Puls-Magnetron-Sputtern

Blick in die Beschichtungskammer

Ein Arbeitsgebiet am Fraunhofer FEP ist die Entwicklung von Technologien für die Beschichtung von Substraten nicht ebener Geometrie.

Je nach Art der Beschichtung kann damit die Korrosions-, Kratz- oder Verschleißbeständigkeit von Bauteilen erhöht werden. Auch dekorative Anforderungen und andere spezifische Funktionalitäten können durch die Wahl geeigneter Schichtmaterialien realisiert werden.

In unserer Versuchsanlage UNIVERSA können wir Bauteile jeglichen Materials bearbeiten. Die technologische Ausstattung ermöglicht dabei eine Plasmavorreinigung (Plasmaätzen) der Teile, das Sputtern von Haftschichten sowie die Beschichtung durch Hochleistungs-Pulssputterprozesse.  Zur Abscheidung verschiedener metallischer oder nichtmetallischer Schicht-materialien können diese sowohl nicht reaktiv als auch reaktiv durchgeführt werden.

Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt darin, die technologischen Prozesse und das Substrathandling für die Bauteilbehandlung zu optimieren, um die Funktionalität der Schicht an die Erfordernisse in der Anwendung und an die Substratbeschaffenheit anzupassen.

Der Vorteil der Vakuumbeschichtung gegenüber herkömmlichen nasschemischen oder metallurgischen Beschichtungsverfahren von Bauteilen liegt in der erreichbaren hohen Schichtqualität und der Flexibilität des Schichtaufbaus. Umweltverträglichkeit sowie Kosten-
effizienz sind positive Nebeneffekte des Verfahrens.

Technologie

Beschichtete Bauteile aus generativer Fertigung (Fraunhofer IFAM)
Dekorative Farbbeschichtung

Puls-Magnetron-Sputtern

  • Abscheidung von ein- oder mehrlagigen Schichten (auch Gradientschichten und Multilayer) durch Puls-Magnetron-Sputtern
  • Abscheidung von Verbindungsschichten durch reaktive Prozessführung
  • Betriebsmodi: DC, unipolar gepulst, bipolar gepulst, Pulspaket
  • Abscheidung von ternären (quaternären) Schichten variabler Zusammensetzung durch reaktives Co-Sputtern
  • Hohe Reproduzierbarkeit und Langzeitstabilität durch aktive Prozessregelung
  • Kombination aus Hohlkathodenbogenentladung und Puls-Magnetron-Sputtern
  • Plasmavorbehandlung durch Hohlkathoden-unterstütztes Puls-Ätzen
  • Einstellung der Substrattemperatur durch Strahlungsheizer (max. 40 kW)
  • Rotation der Substrate um bis zu 3 parallele Achsen

Technische Daten

Beschichtungskammer Batch-Coater mit Schüttguttrommel zur Umwälzung
Beschichtungsmodule 2 Schiffchenverdampfer
1 Hohlkathode
1 Magnetron
Schiffchenverdampfer max. 7 g/min je Schiffchen
kontinuierliche Drahtzuführung
Hohlkathodenmodul 300 A, 25 kW
Puls-Magnetron Stromversorgung 10 kW, 800 V, max. 30 A Pulsstrom
bei bis zu 350 kHz Pulsfrequenz
Ätz-/Bias-Pulsstromversorgung 20 kW, 400 V, max. 200 A Pulsstrom
bei bis zu 33 kHz Pulsfrequenz
Schüttguttrommel max. 120 U/min
Rotationsrichtung umkehrbar
max. Chargengewicht 30 kg
Computergesteuerte Prozessführung und Messwerterfassung
Schema der Anlage

Unser Angebot

  • Technologie- und Verfahrensentwicklung
  • Machbarkeitsstudien
  • Musterbeschichtungen