Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-Seit 25 Jahren zeigt die multifunktionale Beschichtungsanlage MAXI des Fraunhofer FEP, wie ressourcenschonende Oberflächenlösungen entstehen – und wird aktuell durch neue Elektronik, modernisierte Messsysteme und plasmaunterstützte Verfahren fit für die Zukunft gemacht.
Nachhaltigkeit in der Oberflächentechnologie bedeutet, Produkte langlebiger zu machen und zugleich die Umweltwirkungen der Prozesse selbst zu minimieren. Genau hier setzt die In-line Vakuum-Beschichtungsanlage für Platten und metallische Bänder „MAXI“ des Fraunhofer FEP an, die seit dem Jahr 2000 im Einsatz ist. Ihr modularer Aufbau mit acht Kammern ermöglicht Rolle‑zu‑Rolle‑ und Sheet‑to‑Sheet‑Prozesse für metallische Bänder, Platten, Kunststoffe, Glas und Keramik – auf einer einzigartigen, flexibel rekonfigurierbaren Plattform.
Während klassische Vakuum-Versuchsanlagen meist für eine eng umrissene Aufgabe ausgelegt sind, kombiniert die MAXI unterschiedlichste Prozessschritte wie Heizen, Ionenätzen, Hochrate‑Elektronenstrahlbedampfung, Puls‑Magnetron‑Sputtern, weitere PVD‑Verfahren, PECVD sowie integrierte Schichtdicken‑ und Prozessanalytik. Bereits installierte Infrastruktur – Vakuumpumpen, Versorgungsleitungen, Steuerungstechnik, Messsysteme – wird immer wieder für sehr unterschiedliche Beschichtungsprozesse genutzt. Das reduziert Investitions‑ und Rüstaufwand, senkt Material‑ und Energieverbrauch und vermeidet Anlagenstillstand nach Projektende.
Die Bandbreite der Anwendungen ist entsprechend groß. Für den Korrosionsschutz von Stahlblech wurden etwa ZnMg‑Legierungsschichten entwickelt, die die Beständigkeit deutlich erhöhen. Transparente harte SiO2‑ und Al2O3‑Schichten schützen Kunststofffenster und Glas, während dekorative und verschleißfeste TiN‑ und TiAlN‑Schichten auf Metallen eingesetzt werden. Pulversynthesen mit extrem hoher Oberflächenvergrößerung unterstützen die Entwicklung leistungsfähiger Kondensatoren. Dicke Al‑Legierungsschichten auf Halbzeugen bilden die Basis für moderne Gleitlager. Weitere Prozesse adressieren Solarabsorber, Kontakt‑ und Barriereschichten für Batterien und Solarzellen oder deformierbare Schutzschichten für Brennstoffzellen‑Bipolarplatten. Selbst anspruchsvolle Inline‑Prozesse wie Graphen‑ und Carbon‑Nanotube‑Abscheidung konnten realisiert werden.
Aktuell wird die MAXI umfassend modernisiert, um auch zukünftige Anforderungen in der nachhaltigen Beschichtungstechnik abzudecken. Die Elektronik- und Steuerungsbaugruppen werden erneuert, das Röntgenfluoreszenz‑Inspektionssystem aufgerüstet und die Anlage für neue plasmaunterstützte Beschichtungsverfahren vorbereitet – bis hin zu innovativen Konzepten wie dem anodischem Vakuumbogenverdampfen für diamantartige Kohlenstoffschichten. Ein wesentlicher Baustein ist hierbei die enge Zusammenarbeit mit der HIB I‑Automation GmbH, die ihre Expertise in moderner Steuerungs‑ und Automatisierungstechnik einbringt. So bleibt die MAXI über Jahrzehnte eine moderne Plattform, um nachhaltige Oberflächentechnologien unter industrienahen Bedingungen zu erforschen und zur Anwendung zu bringen. Vorausschauend geplante Anlagentechnik ist auch in einem Fraunhofer-Institut ein wesentlicher Beitrag zur Ressourcenschonung.