Elektronenstrahl-Anwendungen

Wir nutzen beschleunigte Elektronen als vielseitiges Werkzeug zum Erhitzen von Materialien, Auslösen von strahlenchemischen Prozessen und zur Analytik. Die thermische Wirkung des fokussierten Elektronenstrahls wird im Vakuum eingesetzt, um Metalle umzuschmelzen, präzise bzw. extrem tiefe Schweißverbindungen herzustellen, Materialien für PVD-Prozesse zu verdampfen oder  Randschichten von Bauteilen zu modifizieren und zu strukturieren. Die strahlenchemische Wirkung von beschleunigten Elektronen wird verwendet, um unter Umgebungsdruck zu polymerisieren, Lacke und Farben zu härten, Kunststoffe zu vernetzen oder zu degradieren,  Oberflächeneigenschaften zu verändern oder Oberflächen, Flüssigkeiten und Gase zu desinfizieren, zu sterilisieren oder biologisch zu inaktivieren. Nahezu alle Sekundäreffekte einer Elektronenbestrahlung (z. B. Sekundärelektronen, rückgestreute Elektronen, Röntgenstrahlung) werden für die Materialanalytik oder das Prozessmonitoring genutzt.

Wir unterscheiden deshalb unsere Anwendungen und Technologien in thermische (Nutzung der lokalen Erwärmung des Materials) und nicht-thermische (Nutzung der strahlenchemischen Wirkung bzw. der Sekundäreffekte) Elektronenstrahlprozesse.

Elektronenstrahl-Technologien zeichnen sich durch eine hohe Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit aus, da zum einen Elektroenergie ohne weitere Energieumwandlung technologisch genutzt wird und zum anderen die Möglichkeit besteht, den Einsatz kritischer Chemikalien zu reduzieren oder ganz zu vermeiden. Oft werden Elektronenstrahlprozesse auch eingesetzt, um besonders hohe Ansprüche an die Produktqualität zu realisieren, wie z. B. für hochreine Metalle, TBC-Beschichtungen für extreme Belastungen, kratzfeste und brillante Lackoberflächen, hoch-temperaturbeständige Kabelisolationen und migrationsfreie Druckfarben.

Im Geschäftsfeld entwickeln wir sowohl Elektronenstrahl-Technologien für spezifische Kundenanforderungen als auch dafür erforderliche Elektronenstrahl-Quellen. Durch moderne Steuerungssysteme und umfangreiche Möglichkeiten der Prozesskontrolle erfüllen diese Verfahren die Anforderungen an aktuelle Produktionsverfahren.

Mit beschleunigten Elektronen verwirklichen wir Ihre Ideen!

Unser Angebot

Unser Geschäftsfeld Elektronenstrahl-Anwendungen bietet umfassende Kompetenzen zur Entwicklung und Nutzung der thermischen nicht-thermischen Elektronenstrahl-Prozesse und deren Quellen. Unser Angebot umfasst das komplette Spektrum an Aufgaben eines Entwicklungsprojektes von der Konzeptphase bis zur Technologieüberführung:

  • Markt- und Machbarkeitsstudien für konkrete Produkte
  • Konzipierung eines F&E-Projektes mit Arbeitspaketen, Meilensteinen, Kosten
  • Entwicklung von Technologien für thermische und nicht-thermische Elektronenstrahlprozesse
  • Pilotfertigung
  • Prozess- und Technologietransfer und Einführung der Verfahren in die Produktion
  • Unterstützung bei der Anlagenrealisierung für unsere Kunden
  • Lizenzierung

Diese Entwicklungsarbeiten werden ergänzt und unterstützt durch:

  • Akquisition und Koordination von geförderten Projekten des Landes, des Bundes und der Europäischen Union
  • Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen
  • Studien zum Stand der Technik, z.B. Literatur- und Patentrecherchen

Technologien

Wir nutzen die Elektronenstrahltechnologie in vielerlei Hinsicht. Die thermische Wirkung der Elektronen machen wir uns beispielsweise zur Bearbeitung oder Modifizierung von Metallen zunutze. Daneben unterscheiden wir noch in die nicht-thermischen Prozesse, bei denen wir kontrolliert chemische und biologische Wirkungen an Materialoberflächen erzielen. Mithilfe unseres Know-Hows und der vorhandenen Anlagentechnik entwickeln wir die passende Technologie für Ihr Material und Ihr Produkt!

 

Elektronenstrahl

Die Erzeugung, Formung und Führung des Elektronenstrahles, sein technologiegerechtes Wirken im Material und die Realisierung der dazu erforderlichen Technik sind unsere Schwerpunkte bei dieser Technologieentwicklung

 

Plasmaaktivierte Hochratebedampfung

Die wirtschaftliche Vakuumbeschichtung erfordert hohe Beschichtungsraten auf großen Flächen. Die plasmaaktivierte Bedampfung ist ein geeigneter Weg, um auch bei hohen Raten gute Schichteigenschaften zu erzielen.

 

Technologietransfer

  • Technologietransfer und Inbetriebnahme der Prozesse in der Produktion
  • Technologietransfer einschließlich Ausstattung von Anlagen mit Schlüsselkomponenten (auch Retro-fit bestehender Anlagen)
  • Aufskalierung von Prozessen und Technologien für Industrieanlagen

Weitere Technologien

  • UV-Vernetzung von Polymeren
  • Röntgen-Sterilisation
  • Verfahren zur Prozesskontrolle
  • Dosimetrieverfahren
  • Reinigung und Vorbehandlung von Oberflächen

Umschmelzen für Reinstmetalle
Verdampfen für PVD
Randschichthärten und Randschichtumschmelzen
  • Automobilindustrie
    • Getriebekomponenten
    • Ventilsitze
  • Maschinen- und Anlagenbau
    • Kurvenscheiben
    • Wellen
    • Druckringe
    • Anschlag- oder Laufflächen
  • Vorrichtungsbau
    • örtlich begrenzte Funktionsflächen
  • Werkzeugbau
    • Schnittstempel
Schweißen
  • Automobilindustrie
    • Getriebe- und Antriebskomponenten
  • Maschinen- und anlagenbau
    • Hydraulikzylinder
    • Rohrleitungselemente
    • Welle-Rad-Verbindungen
  • Energietechnik
    • Cu-Dehnungsbänder
  • Vakuumtechnik
    • Strahlkanäle
  • Sensortechnik
    • Druck- / Ultraschallsensoren
  • Medizintechnik
    • Implantate
    • Feinschweißungen an Sensorgehäusen aus Titan oder med. Edelstahl
Härten von Lacken und Farben
  • Flach- oder 3-D-Substrate, Schüttgut
  • Auto- und Maschinenbauteile
  • Möbel / Türen, Fußboden (Polymere / Holz)
  • Coil Coating (Blech / Weißware)
  • Spezialpapiere, Tapeten, Folien (für Barriere, Verpackung, Druck, Glanzeffekte, Releasefolien)
  • Glasartikel, Architekturglas, Verschlei߬schutzschichten für die Optik
  • Außenfassaden- oder Innenarchitekturele¬mente aus anorganischen, keramischen, metallischen oder polymeren Werkstoffen
  • Barriere- bzw. Verkapselungsschichten in der Photovoltaik und gedruckten Elektronik
  • optische und dekorative Funktionsschichten, Kratzschutzschichten und durch Prägeprozesse strukturierte Schichten können mit Bahngeschwindigkeiten von bis zu 150 m/min in der Beschichtungsanlage atmoFlex 1250 laminiert bzw. kaschiert werden
Modifikation von Polymeren
  • (Vernetzen, Degradieren, Graften)
  • Papierstab: Stabilisierung und Konservierung brüchiger holzhaltiger Papiere durch den Einsatz neuartiger biopolymerbasierter Materialien. Teilthema: Prozessentwicklungen zur Herstellung von Nanocellulose mittels Elektronenstrahlen und zur elastischen Vernetzung langkettiger Monomere mittels UV-Strahlung
Mikrostrukturierung
  • Signage
    • Mikro- und Miniaturanzeigen
    • Großflächige, individuell gestaltbare Leuchtelemente
    • Emissive Tattoos
  • Integration von Sicherheitsmerkmalen (PUFs – physically unclonable functions)
    • Emissive Passbilder
  • Emissive Messelemente (z. B. Maßstäbe)
  • Design Leuchtelemente (z. B. transparente Substrate mit aktivierbarem Leuchtmuster
  • Speicheranwendungen
    • Elektro-optische Speicher ("emmisiver Mikrofilm")
  • Elektronenstrahlinduzierte Deposition (EBID)
  • Elektronenstrahlinduziertes Ätzen (EBIE)
  • Perforieren
Saatgutbehandlung
  • Saatgutbeizung zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten ohne chemischen Einsatz und damit ohne entstehenden Sondermüll
  • Behandlung von Saatgut mittels neuer niederenergetischer E-VITA Anlage
Dekontamination von (Ab)Wasser und (Ab)Gas
  • Einsatz von niederenergetischen Strahlen zur Keimabtötung von Abwässern
  • Hormon- und Pharmarückständen können unschädlich gemacht werden
  • Meist wirtschaftlicher, energie- und ressourcenschonender als andere Verfahren
Desinfektion, Sterilisation, Inaktivierung
  • SteriHealth ®
    • Keimminderung, Desinfektion oder Sterilisation von thermolabilen Bauteilkomponenten, elektronischen Bauteilkomponenten, Bauteilkomponenten aus Chirurgenstahl und biologischen Implantaten
  • Sterilisation
    • Verpackungen
    • Produktbahnen
    • Fluide
    • Implantate und chirurgische Materialien
    • medizinische Instrumente und Geräte
    • pharmazeutische Rohstoffe
    • Einwegartikel
    • Naturprodukte
    • partielle Sterilisation mittels Miniaturgerät
  • Desinfektion und Pathogen-Inaktivierung
    • Getreide- und Gemüsesaatgut
    • Lebensmittel, wie Getreide, Gewürze, Früchte, Eier
    • Pflanzen und Pflanzenteile
    • mikrobiologische Inaktivierung fester und flüssiger Abfälle
  • BMGF
  • ELVIRA
  • Sterilisation und Modifikation biologischer Gewebe
  • Kompakte Sterilisatoren als in-line-fähige Systemlösungen oder Batch-Systeme
  • Optimierung der Biokompatibilität und -funktionalität von medizinischen Produkten (z. B. Implantatoberflächen)
  • Crosslinking der Oberflächenmoleküle gegen in vivo-Degradation

Anwendungsfelder

 

Optik, Sensorik und Elektronik

Beschichtungstechnologien für die Wachstumsbranchen Optik, Sensorik und Elektronik gewinnen für eine steigende Anzahl etablierter Produkte beziehungsweise als Voraussetzung für völlig neue Produkte an Bedeutung. 

 

Smart-Building und
Architektur

Transparente Wärmereflexions-, Sonnenschutz- und Diffusionsbarriere-Schichten auf Flachglas und flexiblen Kunststoffsubstraten bilden die Basis für energieeffiziente Gebäude. Optimierter Sonnenschutz und energieeffiziente Beleuchtung sind die Hauptmerkmale der modernen Architektur.

 

Solarenergie

Sonnenenergie in Wärme oder elektrische Energie umzuwandeln gelingt mithilfe der Solarthermie bzw. der Photovoltaik. Für einen verstärkten Ausbau dieser Technologien werden effizientere Systeme und kostengünstige Herstellungsprozesse benötigt.

 

Maschinenbau

Optimierte Oberflächen sind besonders im Maschinenbau die Basis vieler Innovationen. Schichten, die Produkte und Bauteile beständig gegen Korrosion, Verschleiß und Kratzer machen, sind von enormer wirtschaftlicher Bedeutung.

 

Verpackung

Der Verpackungssektor unterliegt einem enormen Kostendruck: Verpackungsmaterial darf meist nicht viel kosten, trägt jedoch große Verantwortung für die Qualität und die Haltbarkeit des Endproduktes. Technologien zur Vakuumbeschichtung und Oberflächenmodifikation mit Elektronen des Fraunhofer FEP sind aufgrund ihrer hohen Produktivität...

Projekte

Wir bearbeiten eine Vielzahl von Projekten. Aus Gründen der Vertraulichkeit können hier nicht alle Projekte genannt oder im Detail beschrieben werden; dies betrifft insbesondere die Projekte, die im Auftrag der Industrie erfolgen. Folgende Liste von ausgewählten, meist öffentlich geförderten Projekten illustriert jedoch die Anwendungsbreite unseres Arbeitsfeldes:

Presse





Weitere Informationen





Ansprechpartner

Frank-Holm Rögner

Contact Press / Media

Dipl.-Phys. Frank-Holm Rögner

Abteilungsleiter

Fraunhofer FEP
Winterbergstr. 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586-242

Fax +49 351 2586-55242

Gösta Mattausch

Contact Press / Media

Dr. Gösta Mattausch

Stellv. Abteilungsleiter

Fraunhofer FEP
Winterbergstraße 28
01277 Dresden

Telefon +49 351 2586 202

Fax +49 351 258655 202

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