Glänzende Aussichten für und mit transparentem Kratzschutz aus Plasma-Nanokompositen

(9.4.2007) Brillengläser und Displays ohne Kratzer, Edelstahloberflächen ohne Fingerabdrücke, Anzeigen bei Autos und Motorräder ohne Speigelungen - in der Fraunhofer-Allianz „Transparenter Kratzschutz“ arbeiten Forscher aus sechs Instituten seit 3 Jahren an neuen Materialklassen. An einem Motorrad demonstrieren die Wissenschaftler ihre Entwicklungen auf der Hannover-Messe.

Auf der Hannover Messe zeigen Wissenschaftler der Fraunhofer-Allianz an einem Motorrad, wie vielseitig die Einsatzmöglichkeiten der neuen Beschichtungstechniken sind: Die Abdeckung des Tachos ist besonders kratzfest und zusätzlich mit einer Antireflex-Schicht versehen. Ein weiteres Thema sind tribologische Beschichtungen zur Reduzierung von Reibung und Verschleiß. Auch diese Technologie ist an dem Motorrad zu sehen. Die Forscher haben unter anderem Kolben, Kolbenringe und Ventile mit neuen Verschleißschutzschichten ausgestattet, so dass sich Metallteile wesentlich weniger abnutzen als bisher. Und Rückspiegel mit einer photokatalytisch aktiven Schicht sollen trotz Regens einen freien Blick nach hinten ermöglichen. Für jederzeit guten Durchblick nach vorn sorgt das kratzfest beschichtete Visier des Motorradhelms. „Die transparente kratzfeste Beschichtung ist extrem abriebfest. Das Verfahren wird bereits in Spezialvisieren für Feuerwehrhelme eingesetzt. Die extrem harten Schichten entstehen durch den Einsatz von Plasma-Nanokompositen“, erläutert der Experte Dr. Bernd Szyszka vom Fraunhofer IST. Auch das Windshield des Motorrads ist mit dieser speziellen Schicht versehen. Die Entwickler zeigen außerdem die Möglichkeiten für bauteilintegrierte Sensoren. So lässt sich beispielsweise das Laufverhalten eines Kugellagers mit integrierten Drucksensoren überwachen.

Die Beschichtung aus Plasma-Nanokompositen entstand im Rahmen der gemeinsamen Vorlaufforschung von fünf Instituten in der Fraunhofer Allianz am IST in Braunschweig. Hier entwickelten Experten eine Matrix aus organischen und anorganischen Verbindungen, also zum Beispiel Kohlenstoff als Gas und Siliziumoxid. „Damit erzielen wir sehr gute Eigenschaften in Bezug auf Härte und Kratzfestigkeit. Auch die Schichteigenschaften sind deutlich besser als bisher. Die im Plasma hergestellten Schichten sind dehnbar und härter als Lacke. Das ist besonders wichtig, weil die Kunststoffe sich ausdehnen und schnell Risse auftreten“, erläutert Dr. Bernd Szyszka, der Sprecher der Allianz. In einem zweiten Schritt betten die Forscher anorganische Nanopartikel in organische oder anorganische Netzwerke ein. Damit erzielen sie die jeweils gewünschten Eigenschaften wie etwa UV- oder Kratzschutz - oft in Verbindung mit Antireflex- oder Easy-to-Clean-Beschichtungen. Der Vorteil: Mit den Vakuum- und Plasmaverfahren lassen sich sowohl Kunststoffe als auch Metalle beschichten.

Die Fraunhofer-Allianz Transparenter Kratzschutz entwickelt und testet neue Beschichtungsverfahren für die Industrie. Dabei entstehen bisher ungeahnte Einsatzmöglichkeiten wie zum Beispiel UV-Schutz oder Easy-to-clean-Eigenschaften, aber auch Härte bei gleichzeitiger chemischer Resistenz oder Härte und Reibarmut. An der Allianz beteiligt sind die Fraunhofer-Institute ...

• für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig,
• für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena,
• für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden,
• für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen,
• für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden und
• für Silicatforschung ISC in Würzburg.