In diesem Fachbeitrag erfahren Sie alles Wissenswerte zu Plasmatechnologie, wie z.B. Verfahrensarten, Plasmaeffekte, Anwendungsgebiete und Vorteile der Plasmatechnik in der Praxis.
Plasmatechnologie einfach erklärt
Die Plasmatechnologie bzw. Plasmatechnik wird zur Oberflächenbehandlung (auch Oberflächenmodifizierung) von Bauteilen und Werkstoffen eingesetzt. Bei diesem industriellen Verfahren werden Oberflächen mithilfe von Plasma, einem ionisierten Gas bzw. vierten Aggregatzustand der Materie, in Anlagen behandelt.
Plasma Oberflächenmodifizierung
Bei einer Plasma-Oberflächenmodifizierung werden Materialoberflächen, wie z.B. Metalle, Kunststoffe, Textilien oder Glas, auf molekularer Ebene gereinigt, aktiviert, beschichtet oder geätzt.
Plasmareinigung – Feinstreinigung
Die Plasmareinigung bzw. Feinstreinigung von Oberflächen ist ein zentraler Anwendungsbereich der Niederdruckplasmatechnik. Dabei werden Schmutzpartikel, durch Beschuss und chemische Reaktionen mit ionisierten Gasen, von Materialoberflächen entfernt und sauber über die Vakuumpumpe abgeführt.
Ergänzend dazu kann das Mikrosandstrahlen eingesetzt werden, um hartnäckige Rückstände mechanisch zu beseitigen und Oberflächen gezielt zu bearbeiten. Dieser kombinierte Ansatz sorgt für eine rückstandsfreie Reinigung und bereitet die Bauteile optimal für nachfolgende Verarbeitungs- oder Beschichtungsprozesse vor.
Detaillierte sowie ausführliche Informationen erfahren Sie auch in unserem detaillierten Beitrag zur Plasmareinigung.
Plasmaaktivierung
Die Plasmaaktivierung erhöht die Oberflächenenergie von Materialien bzw. Werkstoffen, entfernt Feinstverschmutzungen und modifiziert die Haftung für bessere industrielle Klebe-, Lackier- oder Druckarbeiten.
Des Weiteren verbessert diese Form der Plasmatechnik, die Haltbarkeit und Qualität von Beschichtungen und Lacken sowie die Festigkeit von Klebeverbindungen.
Mittels Plasmaätzung bzw. Plasmastrukturierung, tragen die reaktiven Spezies des Plasmas Material von der Werkstoffoberfläche ab. Durch die entstandene Mikrostruktur wird eine größere Oberfläche geschaffen, die dem Auftrag mehr Haftungsstellen zur Verfügung stellt und insbesondere für Flüssigkeiten eine bessere Benetzbarkeit bietet.
Plasmabeschichtung und PVD-Beschichtung
Die Plasmabeschichtung ist ein Produktionsverfahren der Plasmatechnologie, bei der Materialien mit einer hauchdünnen Schicht (Dünnschichttechnik) überzogen werden. Durch Zuführung von Monomeren, werden Polymere abgeschieden und dem beschichteten Werkstück neue Oberflächeneigenschaften verliehen.
Der gewählte Monomertyp sowie Prozessgase, entscheiden über die Funktionalität (hydrophil, hydrophob, antifog, antikratz, etc.) der polymerisierten Schicht. Ebenfalls können haftvermittelnde Funktionsschichten (Plasma-Primer) als Verbindung zwischen dem Ausgangsmaterial und nachfolgender Beschichtung erzeugt werden. Die Plasmabeschichtung, wie die Aktivierung, ist eine effiziente Plasmatechnik zur Veredelung von Materialoberflächen und erhöht deren Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit.
Bei einer PVD-Beschichtung werden aus der Oberfläche eines Targets (z.B. eine Metallplatte) Atome ausgelöst, die sich auf die Oberflächen eines Bauteils anlagern. Mit diesem Verfahren können Oberflächen beispielsweise metallisiert werden.
Plasmaätzen (Mikrosandstrahlen)
Plasmaätzen ist eine präzise Abtragung von kleinsten Materialmengen im Mikrobereich, um extrem feine Oberflächeneigenschaften zu modifizieren bzw. feinste Strukturen zu erzeugen. Die Plasmaätzung von Polymeroberflächen wird durch längere Einwirkzeiten erzielt.
Durch den Abtrag und der damit einhergehenden Aufrauung der Oberfläche steht für den Beschichtungsstoff eine größere Oberfläche bereit. Gerade bei den Hochleistungskunststoffen wie PTFE, POM, PA und PEEK ist eine Plasmaätzung der Oberfläche zur Verbesserung der Haftung notwendig. Gerade in der Halbleiter- und Mikroelektronikindustrie ist dieses Plasmatechnik-Verfahren ein wichtiger Faktor.
Plasma Oberflächenbehandlung einfach zusammengefasst
- Die Plasmareinigung ist eine Feinstreinigung von Materialoberflächen zur präzisen Entfernung organischer Verunreinigungen, wie z.B. Öl, Fett oder Trennmittel.
- Die Plasmaaktivierung, auch Funktionalisierung, erhöht die Energie von Materialoberflächen, um die Haftung zu verbessern und sie benetzbarer zu machen.
- Bei einer Plasmabeschichtung wird eine funktionale und hauchdünne Schicht (meist im Nanometerbereich) aufgetragen, um hydrophobe, hydrophile oder korrosionsschützende Effekte zu erzielen.
- Das Plasmaätzen ist ein gezielter Materialabtrag, der eine präzise Oberflächenstrukturierung (auch Reinigung, aber mit Subtraktion, statt Funktionalisierung) im Nanobereich ermöglicht.
Plasmabehandlungsanlagen
Eine Plasmabehandlungsanlage reinigt, aktiviert, beschichtet bzw. modifiziert unterschiedlichste Materialoberflächen, wie Metall, Kunststoff, Glas oder Textilien. Die zwei bekanntesten, als auch fortschrittlichsten Arten von Plasmaanlagen sind dabei Niederdruckplasma-Anlagen sowie Atmosphärendruck-Plasmaanlagen.
Niederdruckplasma-Anlagen
In einer Niederdruckplasma-Anlage wird künstliches Plasma, mittels Energiezufuhr, in einer Vakuumkammer (Vakuumplasma) erzeugt. In diese wird das zu Behandlungsstück platziert und zielgerichtet modifiziert. Durch den Einsatz von Niederdruckplasma in der geschlossenen Kammer, sind auch effiziente Plasmabehandlungen für 3D-Geometrien möglich.
Während des Prozesses wird kontinuierlich frisches Gas zugeführt und das verbrauchte Gas abgesaugt. Der Druckbereich liegt dabei zwischen 0,1 bis 1,0 mbar. Nach Beendigung der Behandlung wird die Kammer belüftet und das Behandlungsgut entnommen.
Atmosphärendruckplasma-Anlagen
Mit einer Atmosphärendruckplasma-Anlage (Openair-Plasma) wird Plasma unter Umgebungsbedingungen erzeugt und auf eine Vakuumkammer verzichtet. Da diese nicht nötig ist, sind diese etwas günstiger zu erwerben und kann man diese Art für Inline-Verfahren (z.B. Produktionsstraßen) anwenden.
Der Nachteile dieser Anlagen liegen u.a. in der geringeren Präzision oder begrenzten Wirkungsbereich sowie Geometrie, wenn man Plasmabehandlungen, im Vergleich zu Niederdruckplasma, mit Atmosphärendruck durchführt.
Plasmatechnik Einsatz- und Anwendungsgebiete
Die (Niederdruck-)Plasmatechnik hat viele Einsatz- und Anwendungsgebiete und wird deshalb in unterschiedlichen Branchen genutzt. Zu den häufigsten Einsatzgebieten bzw. industriellen Branchen zählen z.B. Automobil, Halbleiter, Kunststoff, Verpackung, Metall, Textil oder Medizin.
Infolgedessen muss die Plasmatechnologie viele Anforderungen der Industrie erfüllen und für gezielte Prozesse und Techniken angepasst sein. Gerade hierfür sind wir, als führenden Plasmaanlagen Hersteller, von plasma technology spezialisiert. Eine Übersicht zu unseren Kunden und Branchen, welche auf die innovative Plasmatechnologie setzen.
Automobilbranche
Die Plasmatechnologie ist für die Automobilindustrie ein essenzieller Faktor zur Behandlung von vielen Bauteilen.
- Entfernen von Fertigungsrückständen durch Plasmareinigung.
- Entfernen von Silikonrückständen durch Plasmareinigung.
- Plasmaaktivierung als Klebe- oder Lackiervorbehandlung.
- Plasmaätzen von Hochleistungskunststoffen.
- Plasmabeschichtung als Haftvermittler (Plasmaprimer).
Elektro- bzw. Elektronikbranche
Für die Elektroindustrie bzw. Elektronikbranche ist die Plasmatechnik extrem wichtig, wenn es um feinste Beschichtungen oder Reinigungen von Komponenten geht.
- Bondvorbehandlung durch Plasmareinigung.
- Bohrlochreinigung durch Desmearing (Bohrschmierentfernung).
- Entfernen von Silikonrückständen durch Plasmareinigung.
- Lötvorbehandlung durch Plasmareinigung.
- PECVD-Beschichtung und Plasmaätzen.
Kunststoffbranche, Verpackungs- und Elastomertechnik
In der Kunststoffbranche bzw. Verpackungstechnik sowie Elastomertechnik, ist die Plasmatechnologie eine präzise, schonenden und umweltfreundliche Methode zur Optimierung von Oberflächen wie z.B. PP, PE, EPDM oder PC.
- Entfernen von Fertigungsrückständen durch Plasmareinigung.
- Entfernen von Silikonrückständen durch Plasmareinigung.
- Entfernen bzw. Abtötung von Bakterien oder Keimen durch Plasma-Sterilisation.
- Plasmaaktivierung als Klebe- oder Lackiervorbehandlung.
- Plasmaätzen von Hochleistungskunststoffen.
- Plasmabeschichtung als Haftvermittler (Plasmaprimer).
Medizintechnik
In der Medizintechnik ist kaltes Plasma essenziell zur Sterilisation, Wundheilung und Dermatologie, um Keime und Bakterien effektiv abzutöten. Ebenso ist die Plasmatechnik hierbei wichtig, um medizinische Geräte zu beschichten u.v.m.
- Entfernen von Fertigungsrückständen durch Plasmareinigung.
- Entfernen von Silikonrückständen durch Plasmareinigung.
- Entfernen von Oxiden durch Reduktion der Oberfläche mit Plasma.
- Korrosionsbeständige Oberflächen durch Plasmabeschichtung.
- Plasmabeschichtung zur Verbesserung der Gleiteigenschaften.
- Entfernen von Bakterien oder Keimen durch Plasma-Sterilisation.
Metallbranche
Für die Metallbranche ist die Plasmatechnik ein unverzichtbares Hochleistungsverfahren, weil mit extrem hohen Temperaturen gearbeitet wird. Ob präzises Plasmaschneiden, Aktivierungen, Feinstreinigungen, Beschichtungen oder Plasmaätzen, in dieser Industriebranche benötigt es vielseitige Plasmaprozesse bzw. Verfahren.
- Entfernen von Fertigungsrückständen durch Plasmareinigung.
- Entfernen von Silikonrückständen durch Plasmareinigung.
- Entfernen von Oxiden durch Reduktion der Oberfläche mit Plasma.
- Plasmabeschichtung als Korrosionsschutz.
- Plasmabeschichtung zur Verbesserung der Gleiteigenschaften.
- Plasmabeschichtung als Haftvermittler (Plasmaprimer).
Textilbranche
Die Plasmatechnik eine umweltfreundliche, schonende und moderne Methode zur Veredelung von Textilien. So sind die Hydrophobierung (Wasserabweisung), Hydrophilierung (Betzbarkeit sowie Färbbarkeit) oder Funktionalisierung (Reinigung), wichtige Plasmaeffekte für die Textilbranche.
- Verbesserung der Benetzbarkeit von Textilien durch Plasmavorbehandlung.
- Verbesserung der Gleiteigenschaften.
- Plasmabeschichtung mit hydrophoben Eigenschaften.
- Plasmabeschichtung mit hydrophilen Eigenschaften.