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Case Study

Industrialisierung eines Sprühpyrolyseverfahrens

Ein Verfahren zur Herstellung von Dünnfilmen

Kunde

Start-Up mit 15 Mitarbeitenden, Heiztechnikbranche

Unsere Leistungen

  • Projektumsetzung
  • R&D
  • Rapid Prototyping
  • Projektmanagement
  • SEM/EDX
  • Elektrochemie

Das Ziel

Aus dem akademischen Umfeld wurde dem Unternehmen ein sogenanntes Sprühpyrolyseverfahren zur Herstellung von Dünnschichten vorgestellt, das im Miniaturmaßstab bereits vielversprechende Ergebnisse gezeigt hatte. Vor diesem Hintergrund bestand seitens des Unternehmens der Wunsch, das Verfahren auf Bauteile in realer Größe zu skalieren, ein entsprechendes Produktionskonzept zu entwickeln und die Vor- und Nachteile des Verfahrens zu klären. Ziel war es, die technische Machbarkeit des Verfahrens zu überprüfen und potenzielle Einsatzmöglichkeiten für eine industrielle Anwendung zu identifizieren.

Folgende Schritte wurden im Projekt umgesetzt:

Literaturrecherche und Know-How Transfer

Herstellung von Trägerlösungen und Laborversuche

Scale-Up der Sprühpyrolyseanlage auf einen industriellen Maßstab

Identifikation von Anwendungsfällen

Charakterisierung von Dünnschichten mittels SEM/EDX und Elektrochemie

Bewertung des Verfahrens

Das Projekt wurde in enger, agiler Zusammenarbeit mit der Elektronikabteilung des Unternehmens umgesetzt. Zur Beschichtung größerer Bauteile wurde eine in X- und Y-Richtung verfahrbare Robotik konzipiert.

Die Herstellung der Trägerlösung erwies sich als unkompliziert. Die zentrale Herausforderung bestand darin, den Prozess so zu steuern, dass gleichmäßige und qualitativ einwandfreie Dünnschichten erzeugt werden konnten.  

Das Ergebnis

Innerhalb kürzester Zeit wurde ein Anlagenprototyp entwickelt, mit dem Bauteile in realer Größe beschichtet und das Verfahren hinsichtlich eines potenziellen industriellen Einsatzes bewertet werden konnten.

Die Stärken des Verfahrens liegen in der einfachen Anlagentechnik, der unkomplizierten Herstellung der Trägerlösung sowie der vergleichsweise einfachen Steuerung der Verfahrensparameter.

Bei der Herstellung dichter Schichten zeigt das Verfahren jedoch eine natürliche Grenze: Mit zunehmender Schichtdicke steigt die Prozesskomplexität deutlich, sodass dichte Schichten auf wenige Mikrometer begrenzt sind.

Eine interessante Weiterentwicklung stellte die Kombination der Trägerlösung mit Feststoffen dar. Auf diese Weise konnten deutlich dickere, poröse Schichten erzeugt werden.

Als potenzielle Anwendungsfelder wurden insbesondere poröse Elektroden sowie temperaturbeständige, dichte Schutzschichten identifiziert.    

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