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Forschungsprojekt "UltraTrenn"

(Förderkennzeichen: 22597 N , Laufzeit: 01.10.2022 - 30.09.2024)

Das IGF-Forschungsprojekt "Zerstörungsfrei ablösbare, ultradünne Trennschichten mit Schichtdicken unterhalb von 100 nm für eine zuverlässige Entformung und Nachbearbeitung von Mikroformteilen" ("UltraTrenn") des  Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) und der  Universität Paderborn wird von der DFO koordiniert und organisiert.

Forschungsziel: Die Fertigung innovativer Kunststoffformteile mit ultraglatten Oberflächen oder mikro-/nanoskaligen Strukturen (Optiken, Mikrofluidik, technische Teile, etc.) wird durch Entformungsprobleme wie zu hohe Entformungskräfte und Belagsbildung erschwert, da diese die Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität der Teile beeinträchtigen. Gerade die Belagsbildung ist zudem unvorhersehbar und begrenzt die Standzeit bei den sehr teuren ultraglatten Werkzeugen.

Bewährte Abhilfemaßnahmen können zudem nicht eingesetzt werden, da bspw. Trennmittel nachfolgende Beschichtungsprozesse stören können. Gängige permanente Trennschichten zeigen zudem oft nicht die erforderliche Oberflächenqualität und können nach Verschleiß nur mittels Schleifen unter Zerstörung der teuren Werkzeuge entfernt werden.

Vor diesem Hintergrund soll ein neues permanentes Trennschichtsystem entwickelt werden, das fehlerfrei, ultradünn (<100 nm), konturentreu und glatt (< 25 nm Ra) auf strukturierte Werkzeuge abgeschieden werden kann, nachfolgende Beschichtungsschritte nicht stört und insbesondere ohne Werkzeugschädigung bei einer Neubeschichtung abgelöst werden kann.

Lösungsweg: Das neuartige Trennschichtsystem soll dabei auf Hochleistungspolymeren basieren. Zur Validierung sollen zudem plasmapolymere Trennschichten vergleichend untersucht und dazu an das gleiche Anforderungsprofil angepasst werden.

Angestrebte Ergebnisse: Die Trennschichten sollen die Entformungskräfte um 70 % reduzieren, die belagsbedingte Standzeitbegrenzung um den Faktor 5 erhöhen und wenigstens eine dreimalige Neubeschichtung der Werkzeuge ermöglichen.

Nutzen für KMU: Gerade KMU profitieren von der Eindämmung der unkalkulierbaren Belagsbildung und Erhöhung der Standzeit der Werkzeuge, da so kalkulatorische Wagnisse minimiert werden, die gerade KMU kaum kompensieren können. Zudem fördert die verbesserte Prozessstabilität die zwischenbetrieblichen Arbeitsweisen der KMU und ermöglicht die zuverlässige Fertigung innovativer Produkte.