Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die physikalischen Grundlagen werden erarbeitet, die die Voraussetzung sind f\u00fcr die Durchf\u00fchrung eines gr\u00f6\u00dferen Entwicklungsprojektes, welches zum Ziel hat, hochselektive PVD-Beschichtungen auf vorgefertigte Absorberplatten variabler Geometrie aufzubringen. In dem aktuellen Projekt soll erstens die simultane Abscheidung der bisher in zwei sequentiellen Arbeitsschritten aufgebrachten Absorberschicht entwickelt werden. Zweitens soll die Ausfallrate der Elektronenstrahlverdampfer, einer der zentralen Komponenten des Prozesses, verringert werden. Beide Teilziele stellen f\u00fcr sich bereits eine Erh\u00f6hung der Effizienz in energetischer Hinsicht und im Materialaufwand dar.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie patentierte Beschichtungstechnik der Firma TiNOX beruht auf einem Rollcoatingverfahren in dem die Absorberschicht bestehend aus TiNxOy und SiO2 in zwei aufeinander folgenden Prozess-Schritten abgeschieden wird. Um diese Arbeitsschritte simultan durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen, m\u00fcssen die Prozessgeschwindigkeiten einander angeglichen werden. Da es sich bei dem ersten Teilprozess (TiNXOy) um eine reaktive Deposition handelt, muss der Anteil der Prozessgase f\u00fcr die ver\u00e4nderte Prozessgeschwindigkeit neu ermittelt werden. Dabei gilt es, auch den vom SiO2 bei der Verdampfung freigesetzten Sauer-stoff zu ber\u00fccksichtigen. Ferner muss zur Erhaltung der Homogenit\u00e4t der Schicht die transversale Verteilung der Reaktionsgase neu optimiert werden. Die gegenseitige Durchmischung der beiden simultan aufgedampften Schichten wird vermieden durch eine Neukonfigurierung des Verdampferraumes. Die resultierenden Schichteigenschaften werden mittels optischer Spektrometermessungen sowie atomar aufgel\u00f6ster Elementanalysen gemessen und somit experimentell die optimalen Prozessparameter ermittelt. Die Ausfallursachen der Elektronenstrahlverdampfer wird ermittelt durch Experimente, in denen die Be-dienparameter variiert werden wie z. B. Anordnung, F\u00fcllstand, Heizleistung, K\u00fchlverhalten, Aufbau, Steuerung, Verunreinigungsschutz, etc. Bei erfolgreicher Ursachenanalyse k\u00f6nnen geeignete Ma\u00dfnahmen ergriffen werden, um die Ausfallh\u00e4ufigkeit zu reduzieren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Durch die F\u00f6rderung durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Aktenzeichen 08397) war die Entwicklung eines stabilen Simultanbeschichtungsprozesses m\u00f6glich, der Voraussetzung f\u00fcr die Beschichtung von vorgefertigten Absorberplatten bildet.
\nDazu wurde die Verdampfungseinheit und der Beschichtungsraum der bestehenden Produktionsanlage komplett umgebaut, so dass es nun m\u00f6glich ist f\u00fcnf Titan- und f\u00fcnf SiO2 Elektronenstrahlverdampfer gleichzeitig (simultan) zu betreiben. Die Verdampfer wurden so umgebaut, dass die Ausfallrate der Verdampfer signifikant reduziert werden konnte. Au\u00dferdem wurden neue Elektronenstrahlsteuerungen eingebaut, die einen wesentlich gleichm\u00e4\u00dfigeren Ausbrand der Tiegel erm\u00f6glichen und den Elektronenstrahl so nachregeln, dass die Leistung der Elektronenstrahlkanonen innerhalb vorgegebener Grenzen konstant gehalten wird. Es wurde ein Shuttersystem entwickelt, mit dem die beiden Aufdampfprozesse r\u00e4umlich getrennt ablaufen k\u00f6nnen. Nach Untersuchungen der Schichthomogenit\u00e4t mittels ERDA wurde das Gasversorgungssystem zur Einleitung der Prozessgase komplett umgebaut um eine gleichm\u00e4\u00dfige Zusammensetzung der Schicht \u00fcber die Blechbreite zu erm\u00f6glichen.
\nZur Kontrolle der Verdampfungsraten sowohl der Titan- und auch SiO2- Verdampfer wurde ein neues Spektrometersystem entwickelt, dass die vollautomatische Steuerung der Verdampfer w\u00e4hrend der Simultanbetriebs erm\u00f6glicht. Ferner kann das Spektrometersystem online die Farbwerte der Beschichtung \u00fcber die gesamte Beschichtungsbreite bestimmen und die Farbe der Schicht automatisch nachregeln.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die neue Produktionsmethode f\u00fcr die TiNOX Absorberbleche wurde auf verschiedenen Messen und Symposien einem breiten Publikum pr\u00e4sentiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch die durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt gef\u00f6rderten Entwicklungsarbeiten und Umbauten an der bestehenden Produktionsanlage konnte eine signifikante Erh\u00f6hung der Prozessstabilit\u00e4t und eine Erh\u00f6hung der Kundenzufriedenheit hinsichtlich des farblich homogenen Erscheinungsbildes der Produktes erreicht werden.
\nEs konnte gezeigt werden, dass eine automatische Simultanbeschichtung von Blechen mit der hochselektiven TiNOX-Schicht m\u00f6glich und produktionstauglich ist.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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