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Fraunhofer IST Neue Beschichtung für Scheiben

| Redakteur: Bernd Otterbach

Fraunhofer-Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie transparente und heizbare Schichten herstellen können. Zudem verhindern sie das Kondensieren von Feuchtigkeit.

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Forscher am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie nicht nur transparente, leitfähige – und somit heizbare – Schichten herstellen können. Ihre Oberflächenschichten bringen einen weiteren Vorteil mit: Die Außenschicht ist niedrig emittierend. Sie sorgt also dafür, dass die Scheibe viel langsamer abkühlt. So kann sich Kondenswasser nicht bilden. Die Scheibe bleibt trocken und eisfrei.

Extrem stabile Schicht

Bisher nutzte man schon ähnliche Schichten, die aus Zinnoxid bestehen. Diese sind jedoch sowohl mechanisch als auch optisch noch unvollkommen. So können bei zu hohen Temperaturbelastungen, wie beispielsweise beim Glasbiegen, Risse entstehen. Daher kommen Zinnoxid-Schichten nur begrenzt industriell zum Einsatz. „Unsere neue Schicht ist extrem stabil“, sagt Dr. Bernd Szyszka vom IST. „Temperaturen bis 900 Grad Celsius sind kein Problem, und selbst wenn man sie stark verbiegt – die Schicht bleibt wie sie ist.“ Die Beschichtung könne deshalb auch in großindustriellen Anlagen verwendet werden, teilte das Institut weiter mit. Dort benötigt man häufig transparente Schutzheizungen, um die Prozesskette ungefährdet im Auge behalten zu können.

Nanokristallines Indiumzinnoxid

„Unser Beschichtungssystem basiert auf nanokristallinem Indiumzinnoxid (ITO)“, sagt Szyzska. „Dieser Werkstoff hat nicht nur gute optische und elektrische Eigenschaften, er ist zudem mechanisch und chemisch viel stabiler als Zinnoxid.“ Zwar weiß man schon länger von den Vorteilen der ITO-Beschichtung, doch erst jetzt können solche Schichtsysteme industriell für eine viel größere Anwendungspalette hergestellt werden. Dazu nutzen die Ingenieure die HIPIMS-Technologie. Die Abkürzung steht für „High Power Impulse Magnetron Sputtering“. Beim Magnetronsputtern schießen beschleunigte Edelgasionen wie beim Billard Atome aus einer ITO-Platte heraus. Diese lagern sich im Vakuum auf dem gewünschten Substrat ab. „Doch statt 10 Ampere setzen wir beim HIPIMS 1000 Ampere ein“, erklärt Szyzska. „Dadurch ionisieren wir das Material, die Schicht wird also aus Ionen aufgebaut.“

Je nach Puls- und Leistungsbedingungen beim Sputtern können die Ingenieure die Textur und die Morphologie der Schicht so einstellen, dass diese anschließend bei einem Temperprozess die gewünschten Eigenschaften erhält. „Wir können die Schicht anschließend biegen und auch dreidimensionale Werkstoffe damit beschichten“, sagt der Forscher. Zudem kann der HIPIMS-Prozess bei Raumtemperatur ablaufen, so dass sich auch temperaturempfindliche Kunststoffe beschichten lassen.

Prototyp auf der Glasstec

Einen Prototypen stellen die IST-Forscher auf der Glasstec in Halle 14, Stand C 41 vor, die vom 28. September bis 1. Oktober in Düsseldorf stattfindet. Eine ITO-Schicht auf einem Glasrohr demonstriert die Eigenschaften: Die Schicht ist leicht beheizbar ist - ohne störende Drähte, wie man sie von Rückscheiben kennt. Zudem hat die Schicht eine visuelle Transmission von mehr als 80 Prozent und ist korrosions- sowie kratzfest. Sie bietet sie sogar Kratzschutz für Floatglas, ein spezielles Flachglas.

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