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Härter als Stahl

Ingenieurwissenschaften. - Das Bremer Institut für angewandte Strahltechnik hat ein neues Verfahren für die Diamant-Beschichtung von Werkzeugen entwickelt, die so eine besonders widerstandsfähige Oberfläche erhalten. In der industriellen Forschung sollen sich damit Kosten in Millionenhöhe einsparen lassen. Bisher waren Diamantbeschichtungen sehr teuer, vor allem weil die Diamantschichten in Unterdruckkammern nur langsam wuchsen.

    Das Bremer Verfahren ist wesentlich effektiver. Es erlaubt die Züchtung synthetischer Diamantbeschichtungen an der Luft. Dazu nutzen die Entwickler ein hoch erhitztes Gas, ein so genanntes Plasma, erklärt Professor Simeon Metev, Abteilungsleiter für Laser-Mikrotechnologie im Institut für angewandte Strahltechnik: "In dieses Plasma, ein Argongas, bringen wir kohlenstoffhaltige Gase wie Methan. Das Methan wird zerlegt in Kohlenstoff und Wasserstoff. Der Kohlenstoff scheidet sich in Form von Diamant ab." Energiequelle für das Plasma ist infrarotes Laserlicht. Das Photonenplasmatron besitzt einen Kohlendioxid-Laser mit einer Leistung von 5000 Watt.

    Weil eine Vakuumkammer mit dem neuen Verfahren überflüssig ist, lassen sich praktisch beliebig große Werkstücke - zum Beispiel Sägebänder - mit einer Diamantbeschichtung veredeln. Auch in ganz feinen Bereichen lasse sich Diamant aufbringen, sagt Institutsleiter Professor Gerd Sepold. Es entstünden so genannte nanokristalline Diamanten: "Die haben wir durchs Mikroskop gefunden, aber sehr stark vergrößert natürlich." Inzwischen interessieren sich namhafte Unternehmen für das in Bremen entwickelte Photonenplasmatron. Damit ließen sich auch andere Materialien als Diamant aufbringen, so Simeon Metev: "Wenn wir statt kohlenstoffhaltiger Gase Gase in anderen Zusammensetzungen nehmen, dann können wir Schichten aus neuen Materialien synthetisieren, zum Beispiel Aluminiumoxid oder Carbonitrit, die ähnliche Eigenschaften wie Diamant haben, sogar bessere." Zunächst konzentriert man sich am Institut für angewandte Strahltechnik aber auf Diamant. Seine Beschichtungen sind hart und außerdem wärmeleitfähig. Deshalb kommen sie nicht nur auf Sägeblättern zum Einsatz sondern auch zur Kühlung von Leistungshalbleitern in der Elektronik - vorausgesetzt sie sind technisch sauber und haben keine unerwünschten Graphit-Einschlüsse. Sie zu vermeiden, daran habe man lange gearbeitet, berichtet Sepold: "Wie mische ich die Gase, welche Strömungstechnik verwende ich, um in geeigneter Art und Weise tatsächlich zu dieser Diamantschicht zu kommen - da liegt der Trick drin." Den Trick verraten die Entwickler aber noch nicht, denn der soll zum Patent angemeldet werden.

    [Quelle: Holger Bruns]