Applikationszentrum des IOM

Das Applikationszentrum des IOM ist eine Technologieplattform zum effizienten und nachhaltigen Transfer von am IOM entwickelten strahlenbasierten Hochtechnologien in die Industrie und zur Entwicklung neuer Verfahrenstechnologien und Produkte unter industrierelevanten Bedingungen. Ziel ist es, technologische Entwicklungen vom Pilotmaßstab in die wirtschaftliche Nutzung (scale up) zu überführen, vor allem in den Bereichen der optischen und chemischen Industrie, der Halbleitertechnologie, dem Maschinenbau und der Medizintechnik. Dazu stehen im Applikationszentrum verschiedene Hightech-Bestrahlungs- und Beschichtungsanlagen zur Verfügung.

Anlagen

  • Reaktives Ionenstrahlätzen (RIBE)
  • Plasmajet-Verfahren zur Ultrapräzisions-Oberflächenbearbeitung
  • Elektronenstrahlbasierte Membranmodifizierung im Rolle-zu-Rolle Verfahren
  • Beschichtungsanlage zur Herstellung flexibler Gas-Barriere-Schichten im Rolle-zu-Rolle Verfahren

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Reaktives Ionenstrahlätzen (RIBE)

Anlage zum ionenstrahlgestützten Ätzen von optischen Komponeneten

Das Reaktive Ionenstrahlätzen (RIBE) ist eine ausgereifte Technologie, die es ermöglicht, z.B. optische Elemente mit subatomarer Präzision herzustellen. Im Rahmen der erweiterten Forschungsinfrastruktur wurde eine neue, hochmoderne RIBE-Anlage realisiert. Das integrierte 5-Achsen-Bewegungssystem ermöglicht nun einen homogenen oder radialsymmetrischen Abtrag auf großen Werkstücken mit Durchmessern bis 450 mm und einem maximalen Gewicht von 50 kg. Das RIBE-System ist mit einer Kaufman-Ionenquelle ausgestattet, die für Fluor-basierte Ätzgase konfiguriert ist und kann mit verschiedenen optischen und massenspektroskopischen in-situ-Messtechnologien aufgerüstet werden, die eine hohe Prozessstabilität und Zuverlässigkeit gewährleisten. Mit der RIBE 450 Ätzanlage können neu entwickelte IOM-Ätzprozesse für ultrapräzise und innovative strukturierte Funktionsoberflächen für industrierelevante Größen weiter ausgebaut werden.

  • Ionenstrahl-induzierte Selbstorganisation
  • Strukturübertrag mittels RIBE
  • IBE/RIBE auf großen Oberflächen
  • Ionenstrahl-gestützte Glättung von Oberflächen

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Plasmajet-Verfahren zur Ultrapräzisions-Oberflächenbearbeitung

Plasmapolieranlage

Plasmastrahl-basierte Bearbeitungsketten zur Herstellung von optischen Freiformflächen aus Quarzglas umfassen mehrere Bearbeitungsschritte einschließlich des Plasmastrahlpolierens. Der Hauptvorteil des Plasmastrahl-Polierverfahrens liegt in seiner unabhängigen Wirkung auf die Oberflächenkrümmung. Damit wird eine formbeständige Glättung auch auf Oberflächen mit variablen Oberflächenkrümmungen wie Asphären oder Freiformen erreicht. Die neue Plasmastrahlpolieranlage basiert auf einer 4-achsigen CNC-Plattform, die mit einer speziell entwickelten mikrowellengesteuerten Inertplasmastrahlquelle ausgestattet ist. Die Maschine ermöglicht die Behandlung von Quarzglasoberflächen mit lateralen Abmessungen bis zu 250 mm Durchmesser, wodurch Mikrorauhigkeitswerte von weniger als 0,3 nm RMS erreicht werden.

  • Plasmajet-Bearbeitung von Oberflächen
  • Plasmagestütztes Polieren von Oberflächen
  • Ionenstrahlgestützte Formgebung
  • Reaktive Plasmajetquellen

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Elektronenstrahlbasierte Membranmodifizierung im Rolle-zu-Rolle Verfahren

Rolle-zu-Rolle Pilotanlage zur Funktionalisierung von
Polymermembranen

Poröse Polymermembranen gewinnen in modernen Trenntechnologien wie der Abwasserbehandlung, der Sterilisationsfiltration, der Hämodialyse, der Milchwirtschaft usw. zunehmend an Bedeutung. Um die geforderten Prozessbedingungen zu erfüllen, werden diese Polymermembranen überwiegend aus synthetischen hydrophoben Polymeren hergestellt. Diese Materialien sind jedoch anfällig für Verunreinigungen. Die Elektronenstrahltechnologie kann effizient für die Hydrophilierung von Polymermembranen eingesetzt werden, indem hydrophile kleine Moleküle/Polymere gezielt auf die Membranoberfläche gepfropft werden. Diese neue Anlage (80-200 keV) ermöglicht ein Upscaling (Rolle-zu-Rolle) unseres Verfahrens mit Hohlfasern oder Flachfolienmembranen mit individueller Vor- und Nachbehandlung.

  • Elektronenstrahl-Modifizierung von Polymermembranen
  • Photokatalytisch aktive Membranoberflächen
  • Bioaktive Membranoberflächen

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Beschichtungsmaschine zur Herstellung flexibler Gas-Barriere-Schichten im Rolle-zu-Rolle Verfahren

Pilotanlage zur Beschichtung flexibler Gasbarrierefolien

Die Entwicklung kostengünstiger flexibler Gasbarrierefolien zur Verkapselung empfindlicher Dünnschicht-Photovoltaik ist derzeit eine Herausforderung für die Industrie, wenn es darum geht, den Anteil der erneuerbaren Energien zu erhöhen. Am IOM wurde ein photochemischer Prozess entwickelt, der bei Normdruck und niedriger Temperatur arbeitet und aus der UV-initiierten Umwandlung einer dünnen Polysilazanschicht in Siliziumdioxid besteht. Mit dem Ziel, Gasbarrierefolien und deren Produktionstechnologie weiterzuentwickeln, wurde eine Beschichtungsanlage im Pilotmaßstab konzipiert und aufgebaut. Die Maschine ermöglicht ein Scale-up auf breitere Substrate, Demonstrationen im echten technischen Maßstab und eine belastbare wirtschaftliche Bewertung des Produktionsprozesses.

  • Niedertemperaturverfahren zur Herstellung von Metalloxid-Dünnschichten
  • Dünne Siliziumoxidschichten für flexible transparente Hochbarrierefolien
  • Laminierung von Einzelschicht-Barrierefolien

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