Atmosphärendruck-Plasmaanlage

Ansprechpartner:

Dr. rer. nat. Sergey Stepanov

Plasmatechnik und Oberflächen

Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg
c/o Open Hybrid LabFactory e. V.
Hermann-Münch-Str. 2
38440 Wolfsburg, Deutschland

Telefon +49 421 2246-7406

Reinigen, aktivieren, beschichten: Effiziente und wirtschaftliche Oberflächenmodifizierung mittels Plasmatechnologie unter Atmosphärendruckbedingungen

Durch Plasmatechnologien können technische Oberflächen mit neuen, gewünschten Eigenschaften versehen werden. Die Plasmaprozesse ermöglichen neuartige Materialverbindungen und bieten wirtschaftliche sowie umweltschonende Fertigungsprozesse. Die Atmosphärendruck-Plasmatechnik ist eines der effizientesten inline-fähigen Verfahren, um nahezu beliebige Werkstoffe (z.B. Kunststoffe, Metalle, Verbundstoffe) zu reinigen, zu aktivieren oder funktionelle Schichtsysteme aufzutragen. Dadurch lassen sich Innovationen in verschiedensten Anwendungsgebieten – wie z.B. für Leichtbau, Energiespeicher und Sensorik – realisieren.

Der Schwerpunkt am Fraunhofer-Projektzentrum in Wolfsburg liegt auf der wirtschaftlichen Atmosphärendruck-Plasmabehandlung von Einzelfasern und Textilien, welche anschließend zu Faserverbundkunststoffen (FVK) verarbeitet werden können. Ziel ist dabei die Verbesserung der (mechanischen) Kennwerte der hergestellten FVK.

 

Praxisbeispiel: Inline-Atmosphärendruck-Plasmavorbehandlung zu Funktionalisierung von Fasermaterialien für bessere Verarbeitung zu FVK

Im Rahmen des vom Land Niedersachsen geförderten Projekts „Oberhalb“ wurden Naturfasergewebe mit Hilfe von inline-fähiger Atmosphärendruck-Plasmatechnik (dielektrischer Barriereentladung, DBD) vor der Weiterverarbeitung zu FVK flächig vorbehandelt. Die Benetzbarkeit der Fasern konnte dadurch so gesteigert werden, dass die anschließende Imprägnierung der Fasern sowie die Faser-Matrix-Adhäsion signifikant verbessert werden konnten. Die eingesetzte Technologie kann auf viele weitere Werkstoffe (z. B. Kohlenstoff- und Glasfasern, Polymere, Metalle etc.) übertragen und für unterschiedliche Behandlungsbreiten und Prozessgeschwindigkeiten aufskaliert werden.

 

Technische Daten:

  • DBD-Plasmaquelle (dielektrische Barriereentladung)
  • Frequenzbereich des Generators: 13-40kHz
  • Leistung des Generators: bis 2kW
  • Behandlungsbreite: 600mm (aufskalierbar)
  • Leichte Integrierbarkeit in bestehende Produktionsketten (Inlinefähigkeit)

Anwendungsbeispiele:

  • Wirtschaftliche Funktionalisierung von Fasern und Faserhalbzeugen für verbesserte Benetzbarkeit, Imprägnierung und Matrixadhäsion bei der Herstellung von FVK
  • Vorbehandlung von Oberflächen für nachfolgende Prozesse wie Kleben, Lackieren oder Abdichten
  • Universelles Verfahren für verschiedene Werkstoffe, wie Kohlenstoff-, Glas- oder Naturfasern, Metalle, Polymere etc.
  • Inlinefähiger, kostengünstiger und umweltfreundlicher Plasmaprozess unter Atmosphärendruckbedingungen
  • Anwendungsspezifischer Einsatz von verschiedenen Plasmaquellen möglich, wie Dielektrische Barriereentladung (DBD), Atmosphärendruck-Plasmajet (APPJ) etc.
  • Aufskalierbare Technologie für unterschiedliche Behandlungsbreiten und Prozessgeschwindigkeiten
  • Variation der Prozessgase und Präkursoren für bedarfsgerechte plasmabasierte Reinigung, Aktivierung und Nano-Funktionalisierung
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