28 Kirsten Bobzin, Nazlim Bagcivan, Jochen M. Schneider, Jens Emmerlich, Walter Michaeli, Karim Bahroun, Sebastian Theiß Mit gepulsten Plasmen zu nanostrukturierten Funktionsschichten zu vermeiden und Lebensmittel länger frisch zu halten. Ein wei- teres Einsatzgebiet von Plasma- beschichtungen ist die Automo- bilbranche. Hier werden Com- mon-Rail-Einspritzdüsen, Lager und Kolbenringe beschichtet, um eine effizientere, umweltscho- nende Antriebseinheit zu erhal- ten. Durch die Verwendung von gepulsten Hochleistungsplas- men, auch HPPMS für High Po- wer Pulse Magnetron Sputtering oder HIPIMS für HIgh Power Impulse Magnetron Sputtering genannt, können neue Anwen- dungsgebiete erschlossen und weitere Erfolge in bestehenden Märkten verzeichnet werden. Hierbei sorgen kurze, hochener- getische Pulse mit Leistungen von bis zu 1,5 MW innerhalb von 100 μs für einen hohen An- teil an schichtbildenden Ionen. Im Vergleich zu den 0,015 MW, die bei konventionellen Gleich- strom (DC)-Plasmaprozessen er- reicht werden können, bietet dies neue Möglichkeiten des Schichtdesigns und die Einstel- lung bisher nicht erreichbarer Ei- genschaftsprofile. Bisher werden diese Be- schichtungen primär empirisch entwickelt und Fortschritte über das Trial-and-Error-Verfahren er- zielt. Die RWTH Aachen geht jetzt zusammen mit der Ruhr- Universität Bochum einen ande- ren Weg: Im Rahmen des Son- derforschungsbereichs TR 87 „Gepulste Hochleistungsplasmen zur Synthese nanostrukturierter Funktionsschichten“ soll das em- pirische Vorgehen überwunden und die grundlegenden Mecha- nismen auf dem Syntheseweg in Hochleistungsplasmen erforscht und theoretisch wie auch experi- mentell beschrieben werden. Um dies zu erreichen, umfasst das Forschungsprojekt den gesamten Spannungsbogen von den ein- gestellten Prozessparametern an der Anlage über das einzelne Atom in der Gasphase und der Wechselwirkung mit dem Fest- körper bis hin zu den mechani- schen und chemischen Eigen- schaften und dem Einsatz be- schichteter Bauteile. Die enge Kooperation und das Verständnis der Einzelschritte soll eine geschlossene Betrach- tung des gesamten Ablaufs er- möglichen. Damit ist es das Ziel, eine Methodik zu entwickeln, die auf Grundlage des Belastungs- kollektivs einer beliebigen An- wendung auf eine bestimmte chemische Zusammensetzung einer geeigneten Schicht und die entsprechenden Prozessparame- ter schließen lässt. Auf diese Weise soll der Entwicklungsauf- wand neuartiger Plasmabe- schichtungen reduziert und schon bestehende Plasmabe- schichtungen optimiert werden. Um den direkten Bezug zur An- wendung zu gewährleisten, wer- den zwei definierte Anwendun- gen betrachtet. Für metallische Werkstoffe wird das Beschichten von Komponenten für die Kunst- stoffverarbeitung erforscht. Un- ter anderem haben hier harte Füllstoffe in der Polymerschmel- ze hohen Schichtverschleiß zur Folge, weshalb die Schicht gute Verschleißeigenschaften aufwei- sen sollte. Im Hinblick auf poly- mere Werkstoffe sollen neuartige Beschichtungen zur Verbesse- rung der Barriereeigenschaften von Kunststofffolien aus PET entwickelt werden. In den fol- genden zwei Abschnitten wird das Vorgehen und das Ziel bei- der Anwendungsgebiete vorge- stellt. Beschichten von Metallen Mittels geeigneter Plasmabe- schichtungen mit Schichtdicken von 1 μm bis 5 μm können An- lagenkomponenten von Kunst- stoff-Spritzgießmaschinen ge- schützt und hochwertigere Bau- teile hergestellt werden. For- schungen haben gezeigt, dass Plasmabeschichtungen das Po- tenzial besitzen, Bauteile von hoch belasteten Spritzgießma- schinen effektiv vor Korrosion, E Ein Leben ohne technische Plas- men ist in der heutigen Zeit nicht vorstellbar. Das Plasma als vierter Aggregatzustand der Ma- terie oder ionisiertes Gas findet in vielen Bereichen des alltägli- chen Lebens direkt oder indirekt seinen Einsatz. Seien es Plasmen in ihrer direkten Anwendung wie bei der Lichterzeugung in mo- dernen Energiesparlampen oder Xenon-Scheinwerfern oder in in- direkter Anwendung bei der Herstellung von tesa®-Film, be- druckten Kunststoff-Einkaufstü- ten oder elektrischen Kompo- nenten für Computer. Aufgrund der großen Bandbreite an An- wendungsgebieten ist das Plas- ma seit Jahrzehnten Gegenstand innovativer Forschungsprojekte. Ein großes Feld ist hierbei die Materialforschung und die Ent- wicklung neuer Plasmabeschich- tungen, die für unterschiedlichs- te Anwendungen eingesetzt werden können. Zum Beispiel werden heute PET-Flaschen be- schichtet, um Diffusionsprozesse Hochleistungsplasmen Bild 1: Prozess von der Simulation bis zur Anwendung beschichteter Bauteile.