Funktionalisierung von Gleitlacken mit VCSELn

Die VCSEL-Technologie bereitet den Weg für neue Anwendungsgebiete in der Funktionalisierung von Dünnschichten. © Fraunhofer ILT / RWTH TOS.
Die VCSEL-Technologie bereitet den Weg für neue Anwendungsgebiete in der Funktionalisierung von Dünnschichten. © Fraunhofer ILT / RWTH TOS.

Insbesondere im Maschinen- und Anlagenbau sowie der Automobilindustrie werden Gleitlacke oftmals eingesetzt, um den Verschleiß von Komponenten zu reduzieren.

Zur Zeit erfolgen das Trocknen und das Härten dieser Lacke in kosten- und zeitintensiven Ofenprozessen, bei denen nicht nur der Beschichtungswerkstoff, sondern das gesamte Bauteil erwärmt wird.

Im Rahmen des Forschungscampus DPP Teilprojekts DPP Nano entwickeln Wissenschaftler von PHILIPS Photonics und des RWTH Aachen University Lehrstuhls für Technologie Optischer Systeme TOS deshalb Verfahren zur energieeffizienten Funktionalisierung von Lacken mittels VCSEL-Strahlquellen. Der Aufbau  dieser Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) erlaubt es, eine große Anzahl von individuell ansteuerbaren Einzelemittern flächig anzuordnen. Dadurch ist es unter anderem möglich, die Intensitätsverteilung auf der Bauteiloberfläche individuell anzupassen und zu steuern und somit die thermische Belastung des Bauteils erheblich zu reduzieren.

Grundlegende Untersuchungen zeigen, dass das Trocknen und Härten von kommerziell verfügbaren, wärmaushärtenden Lacken mittels VCSEL möglich ist. Die Bearbeitungszeit unter Einsatz von VSCELn wird sogar um einen Faktor 100 gegenüber dem konventionellen Ofenprozess verkürzt. Darüber hinaus kann der Verschleißkoeffizient um einen Faktor sechs im Vergleich zu Ofenprozessen gesenkt werden.
Aufgrund der vergleichsweise einfachen Integrierbarkeit in Fertigungslinien stellt die VSCEL-Technologie somit eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Verfahren dar.

Die erzielten Ergebnisse dienen als Basis für die Erschließung neuer Anwendungsfelder: Künftig soll die Funktionalisierung von dünnen Schichten auf komplexen 3D-Geometrien, wie etwa Lagern, Buchsen oder Kolben, durch den Einsatz von VSCELn möglich sein.

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