idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Grafik: idw-Logo

idw - Informationsdienst
Wissenschaft

Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instanz:
Teilen: 
27.05.2024 10:19

Optischer Sensor ermöglicht 100-Prozent-Qualitätskontrolle ultradünner Barriereschichten

Holger Kock, Fraunhofer IPM, Kommunikation und Medien Kommunikation
Fraunhofer-Gesellschaft

    Ein neuartiger Sensor ermöglicht es erstmals, funktionale Barriereschichten auf Kunststoffprodukten in Produktionsgeschwindigkeit zu prüfen. Entwickelt wurde das Prüfsystem Film-Inspect vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Kooperation mit dem Plasmaanlagen-Spezialisten Plasma Electronic GmbH. Der Sensor nutzt Infrarotmesstechnik, um dünne Beschichtungen mit einer Stärke von unter 10 nm bis 200 nm inline zu erfassen.

    Plasma-Beschichtungen werden beispielsweise auf Kunststoffverpackungen aufgebracht, um Lebensmittel zu schützen. Hier bewahrt eine diffusionsdichte Schicht, z. B. aus Siliziumoxid (SiOx) oder Aluminiumoxid (AlOx), Produkte wie Kaffee oder Nüsse vor schädlichen äußeren Einflüssen oder Aromaverlust. Vergleichbare Dünnschichten kommen aber auch in völlig anderen Bereichen zum Einsatz – beispielsweise bei Pharmaprodukten, in Haushaltsgeräten, in Brennstoffzellen, auf Fahrzeugteilen und in vielen weiteren Branchen. Sie können eingesetzt werden, um die Benetzbarkeit, die Haftungseigenschaften oder die Oberflächenchemie zu optimieren, oder um vor Korrosion zu schützen. Bis heute gab es keine Möglichkeit, die Qualität von Plasma-Beschichtungen inline und zerstörungsfrei zu überprüfen. Stand der Technik ist die stichprobenartige Qualitätsprüfung mit zeitaufwändigen Laborverfahren. Der von Fraunhofer IPM entwickelte neuartige Sensor ermöglicht nun eine prozessintegrierte 100-Prozent Einzelteilprüfung im Produktionstakt – auch für dreidimensional geformte, komplexe Oberflächen wie sie beispielsweise für Verpackungen typisch sind.

    Kompakte Bauform ermöglicht einfache Integration in die Linie

    Die Forschenden nutzen die infrarotoptischen Eigenschaften der Beschichtungen für die Qualitätskontrolle: Die chemische Bindung zwischen Atomen kann durch Infrarotlicht der passenden Wellenlänge resonant angeregt werden. Aus der Intensität des reflektierten Lichts lässt sich die Schichtdicke bestimmen. Die Wahl der Wellenlänge hängt vom Beschichtungsmaterial ab und ist materialspezifisch konfigurierbar. Der kompakte Sensor ist nur ca. 20 × 40 × 80 mm3 groß und kann somit problemlos in die Produktionslinie integriert werden. In Produktionsprozessen können mehrere Sensoren gekoppelt werden und via Profinet und OPC-UA mit der Anlagensteuerung kommunizieren. Für einfachere Anwendungen mit Einzelsensoren steht eine USB-Schnittstelle und eine Auswertesoftware zur Verfügung.

    Ein Array von acht Sensoren wurde beim Projektpartner Plasma Electronic GmbH erfolgreich in eine Plasma-Beschichtungsanlage integriert und getestet. Neben der dort gezeigten Anwendung in einem Batch-Prozess kann Film-Inspect auch in kontinuierlichen Verfahren eingesetzt werden. Auch die Überwachung einer Rolle-zu-Rolle Beschichtungsanlage ist somit möglich.

    Fraunhofer IPM präsentiert den Sensor Film-Inspect auf der Surface Technology 2024 vom 04. Juni bis 06. Juni 2024 (WOTECH-Gemeinschaftsstand in Halle 1 H 16 »Oberflächentechnik der Zukunft«).

    Projekt »O-KUBA – Optische Prozesskontrolle für ultradünne Barriereschichten«

    Die Forschungs und Entwicklungsarbeiten fanden im Rahmen des Projekts »O-KUBA – Optische Prozesskontrolle für ultradünne Barriereschichten« statt. O-KUBA wird im Rahmen des Förderprogramms Invest BW – Innovation II durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg gefördert (BW1_1002/02). Laufzeit: 01.04.2022 – 31.07.2024; Projektpartner: Fraunhofer IPM, Plasma Electronic GmbH


    Wissenschaftliche Ansprechpartner:

    Dr. Benedikt Hauer <benedikt.hauer@ipm.fraunhofer.de


    Weitere Informationen:

    http://www.ipm.fraunhofer.de Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM (Bild zum Download)


    Bilder

    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Studierende, Wirtschaftsvertreter, Wissenschaftler
    Chemie, Maschinenbau, Physik / Astronomie, Umwelt / Ökologie, Werkstoffwissenschaften
    überregional
    Forschungs- / Wissenstransfer, Forschungsergebnisse
    Deutsch


     

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).