Industrietaugliche Komplettlösungen –

Die am Fraunhofer IWS entwickelten superharten Diamor^®-Schichten aus tetraedrischem amorphen Kohlenstoff (ta-C) sind extrem verschleißfest und reibungsreduzierend. Sie eignen sich daher hervorragend als Schutzschichten für Bauteile, Werkzeuge und Komponenten unter geschmierten und ungeschmierten Einsatzbedingungen. Die Reibungsreduzierung bewirkt in Motoren und Getrieben unmittelbar eine Energie- bzw. Kraftstoffeinsparung und bietet daher besonders für die Automobilindustrie enorme Potenziale. Kolbenringe, die mit ta-C beschichtet wurden, weisen im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen um bis zu 50 Prozent niedrigere Reibungswerte auf und tragen somit maßgeblich zur Senkung des Kohlestoffdioxid-Ausstoßes bei. Das Abscheiden der diamantähnlichen Kohlenstoffschichten erfolgt bei niedrigen Temperaturen im Vakuum mit dem speziell entwickelten Laser-Arc^TM-Verfahren. Eine Laser-induzierte gepulste Vakuumbogenentladung erzeugt ein Plasma aus ionisierten hochenergetischen Kohlenstoffteilchen und ermöglicht eine homogene Beschichtung.

Für den industriellen Einsatz der Technologie haben wir in Kooperation mit marktführenden PVD-Anlagenherstellern eine modulare Beschichtungsquelle entwickelt. Das Laser-Arc^TM-Modul kann anstelle von konventionellen Arc- und Sputterquellen in handelsübliche PVD-Beschichtungsanlagen integriert werden. Damit bleiben alle Grundfunktionen der PVD-Anlage weiterhin nutzbar und werden mit den neuen Möglichkeiten zur Abscheidung von ta-C-Schichten kombiniert.

Um in der Elektromobilität weiter Fahrt aufzunehmen, müssen die Produktionskapazitäten für Batteriezellen weltweit ausgebaut werden. Da der Preis eines Elektrofahrzeugs in erheblichem Umfang durch die Kosten der Batterie beeinflusst wird, stehen ökonomische und umweltfreundliche Herstellungsprozesse im Fokus der Industrie. Wir entwickelten daher DRYtraec® – ein neuartiges Verfahren, das eine kosteneffiziente und umweltfreundliche Herstellung von Batterieelektroden erlaubt. Es verzichtet vollständig auf den Einsatz toxischer Lösemittel sowie die energie- und kostenintensive Trocknung der Elektrodenschichten. Neben Lithium-Ionen-Batterie-Elektroden lassen sich mit DRYtraec® auch Elektroden für neuartige Zelltechnologien wie Lithium-Schwefel- und Feststoff-Batterien lösemittelfrei in hoher Qualität herstellen.

Im Förderprojekt »DryProTex« entwickelten wir gemeinsam mit deutschen Anlagenbauern eine weltweit einzigartige Prototypanlage und nahmen diese am Fraunhofer IWS in Betrieb. Das Highlight: Die Rolle-zu-Rolle-Anlage ermöglichte in einem Schritt eine gleichzeitige Beschichtung beider Seiten der Elektroden. Dies ist im Labor bereits auf bis zu 25 Zentimetern Breite und mit Geschwindigkeiten von bis zu zehn Metern pro Minute möglich.