Auf dem Sektor der Beschichtungstechniken für Nanomaterialien stellt sich das Fraunhofer IPA der Herausforderung, fertigungssichere Verfahren unter praxisnahen Bedingungen zu entwickeln.

Dabei werden sowohl prozesstechnische Erfahrungen aus etablierten Verfahren der Oberflächenbehandlung und -beschichtung genutzt (u.a. Reinigungs- und Lackierverfahren) als auch neue Aktivierungs- und Applikationsmethoden entwickelt. Ziel ist ebenso die Schaffung eines ganzheitlichen Verständnisses für die neuartigen Vorgänge und Abhängigkeiten der Schichtbildungsphänomene von Nanomaterialien im produktionstechnischen Umfeld.

Im engen Verbund mit der Materialherstellung werden wechselseitig Entwicklungen von Nanomaterialien und Verarbeitungstechniken unter Fertigungsbedingungen betrieben. Untersuchungsschwerpunkte hierbei sind die

• Aktivierung der Werkstückoberflächen; Charakterisierung von Oberflächen mit optischen und analytischen Methoden (u.a. AFM, TEM),
• Charakterisierung der verarbeitungstechnischen Materialeigenschaften (Rheologie, Ergiebigkeit, Reaktionszeit, etc.),
• Analyse der Applikationsfähigkeit (z.B. beim Spritzauftrag: Tröpfchenspektrum, Abdunstverhalten),
• Beschreibung der Schichtbildung (Benetzungs- und Spreitverhalten, Vernetzung, etc.),
• praxisnahe Beschichtungstests bis hin zur Umsetzung mit speziell angepassten Applikations- und Trocknungstechniken (z.B. Ultraschallzerstäubung, Dosierung kleinster Volumenströme) unter Einbeziehung qualitätssichernder Maßnahmen.

Weitere Untersuchungen zielen auf eine Minimierung der Sensibilität der Nanomaterialien in Beschichtungsanlagen, u.a. hinsichtlich Materialverträglichkeit, Spül- und Reinigungsfähigkeit.

Bild: Spin-Coating-Anlage (Quelle: Rupp+Hubrach Optik GmbH)

Somit können genau spezifizierte Beschichtungsprozesse und Anlagenkomponenten zur Verarbeitung von Nanomaterialien geplant / optimiert sowie technisch-wirtschaftlich bewertet werden.

Beispiele hierfür sind u.a. die Entwicklung eines kratzfesten Coatings für Brillengläser (sie Abbildung oben) bis zur Serienreife oder die Optimierung der elektrostatischen Hochrotationszerstäubung zum Auftrag von Sol-Gel-Beschichtungen auf Messingbeschlägen.