FuE-Schwerpunkte
Laserpulsabscheidung dünner Schichten (PLD)
Die Laserpulsabscheidung (PLD) ermöglicht die Herstellung funktioneller dünner Schichten, z. B. superharte spannungsfreie amorphe Kohlenstoffschichten (ta-C) als Einzelschichten oder Multilayer-Systeme, kubische Bornitridschichten (c-BN) als Einzelschichten oder Bilayer-Stapel sowie metallische Mehrschichtsysteme, darunter auch spintronische Schichtsysteme.
Eloxierte Aluminiumoberflächen als Verschleiß- und Korrosionsschutz
Durch elektrolytische anodische Oxidation („Eloxieren“) modifizierte Aluminiumoberflächen dienen dem Verschleiß- und Korrosionsschutz, häufig aber auch dekorativen Zwecken. Hierbei werden auf den Oberflächen „Eloxal-Schichten“ erzeugt, die aus Aluminiumoxid bestehen. Für eloxiertes Aluminium gibt es in praktisch allen technischen Bereichen zahlreiche Anwendungen.
Lasermikrostrukturierung
Die Lasermikrostrukturierung ist ein kontaktloses und verschleißfreies Verfahren, das von der hochpräzisen Oberflächenstrukturierung bis hin zur definierten Herstellung dreidimensionaler Bauelemente mit Strukturauflösungen bis in den sub-µm-Bereich Anwendung findet. Dabei ist auch die Bearbeitung von besonders harten sowie transparenten Materialien möglich.
Strukturierung von Druck- und Verpackungsmaterialien
Mit Präge- und Druckverfahren wird die Oberfläche von Materialien modifiziert, um optische und haptische Effekte sowie zusätzliche Funktionalitäten wie z. B. Benetzungseigenschaften zu erzielen. Die richtige Kombination von Materialeigenschaften, Werkzeugeigenschaften und mechanischen Bedingungen sind Voraussetzung für optimale Ergebnisse.
Charakterisierung der Oberflächen von porösen Festkörpern
Zur Entwicklung und Optimierung von nanoporösen Festkörpern für Trenn- und Reinigungsprozesse, Gassensorik, heterogene Katalyse usw. ist deren texturelle und energetische Charakterisierung unerlässlich. Hierzu werden Reingase (z. B. Stickstoff, Krypton, Argon), Dämpfe (z. B. Wasser, Hexan, Propanol) und flüssige Gemische adsorbiert und Benetzungswärmen gemessen.
Material- & Produktcharakterisierung für Druck und Verpackung
Es werden Tests und Messungen zur Charakterisierung von Oberflächeneigenschaften wie Topografie, Benetzung, Farbe und Glanz sowie zur Bestimmung von Materialeigenschaften wie Zugfestigkeit und Biegesteifigkeit durchgeführt. Diese werden zur Verbesserung und Entwicklung von Produkten und Prozessen genutzt. Auch die biologische Abbaubarkeit von Verpackungsmaterialien ist Teil der Forschung.
Projektbeispiele
Verschleißschutz mittels superharter Kohlenstoffschichten
Eine am Laserinstitut Hochschule Mittweida entwickelte Technologie ermöglicht es erstmals, maximal harte und beliebig dicke DLC-Schichten (Diamond-like Carbon) für den Verschleißschutz zu erzeugen. Diese zeichnen sich durch höchste Widerstandsfähigkeit aus, sind breitbandig anwendbar und werden seit 2021 kommerziell angeboten.
Ultrakurzpulslaserbearbeitung mit Burst-Modus
Die Laserbearbeitung von Materialien mittels unterschiedlicher Burst-Modi bietet enorme Vorteile im Vergleich zum konventionellen Abtragen mit ultrakurzen Einzelpulsen. Mittels der Burst-Modi ist es möglich, eine hohe Produktivität zu erreichen sowie eine nachträgliche Glättung und die Beseitigung von Ablagerungen zu realisieren.
USEE – UltraSonic Enhanced Embossing
Das ultraschallunterstützte Prägen von Fasermaterialien ist ein entscheidender Schritt in der Weiterentwicklung der Technologie des Prägens, mit dem die Verfahrensgrenzen und die erreichbare Prägequalität sprunghaft erhöht werden können. Ziel des Projekts ist die Beurteilung der Wirkung von Ultraschall auf die Ergebnisse beim umformenden Verfahren des Prägens von Karton.
4D-Embossing – Neue Prägeformen mit Eigenschaftsgradienten
Prägungen werden auf Verpackungen und anderen Druckprodukten verwendet, um zum Beispiel durch haptische und visuelle Designeffekte einen Mehrwert zu erzielen. In diesem Projekt wird die Kombination von additiven Fertigungstechniken wie dem 3D-Druck mit subtraktiven Fertigungstechniken wie dem Laserabtrag zur Herstellung von Prägestempeln untersucht.
Adsorptionsenergieverteilungen poröser Festkörper
Bei der Bewertung und Anwendung von porösen Festkörpern nimmt die energetische Heterogenität ihrer Oberflächen eine Schlüsselstellung ein. Im Projekt wird eine neue Methode zur Ermittlung verlässlicher Adsorptionsenergieverteilungen poröser Festkörper weiterentwickelt, die auf der Auswertung experimenteller Adsorptionsisothermen aus der Gas- und Flüssigphase beruht.
Team
Westsächsische Hochschule Zwickau
Prof. Dr.-Ing. habil. Silke Mücklich
Koordinatorin Co-Creation Lab Oberflächentechnik
Tel.: +49 375 536–1771
silke.muecklich@fh-zwickau.de
Dr. Peter Scheffler
Saxony5 Transferbeauftragter Oberflächentechnik
Tel.: +49 375 536–1776
peter.scheffler@fh-zwickau.de
Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig
Prof. Dr. rer. nat. Lutz Engisch
Teilvorhaben-Beteiligter
Tel.: +49 341 3076-2464
lutz.engisch@htwk-leipzig.de
Hochschule Mittweida
Prof. Dr. rer. nat. Steffen Weißmantel
Teilvorhaben-Beteiligter
Tel.: +49 3727 58-1449
steffen.weissmantel@hs-mittweida.de
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
Prof. Dr. rer. nat. habil. Grit Kalies
Teilvorhaben-Beteiligte
Tel.: +49 351 462-2552
grit.kalies@htw-dresden.de
ICM – Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau e. V.
Andreas Schneider
Teilvorhaben-Beteiligter
Tel.: +49 371 27836 450
a.schneider@icm-chemnitz.de