Problemlösungen aus einer Hand

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden betreibt anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung auf den Gebieten der Laser- und Oberflächentechnik. Schwerpunkte sind:

• das Laserstrahlfügen, -trennen und -abtragen,
• die Oberflächenbehandlung sowie
• das Aufbringen von dünnen Schichten zur Vergütung von Oberflächen.

Eine Besonderheit des Fraunhofer IWS sind die Erfahrungen in der Strahl- und Schichttechnik in Kombination mit fundiertem Werkstoff-know-how, verbunden mit der Möglichkeit einer umfassenden Werkstoffcharakterisierung. Um Ihnen optimierte Lösungen anbieten zu können, beschäftigen wir uns neben der Strahltechnik auch mit alternativen Techniken. Dies führt zu sogenannten Hybridverfahren, bei denen die Vorteile der Lasertechnik mit den besonderen Eigenschaften anderer Verfahren zu einer kostengünstigen Lösung kombiniert werden.

Durch die enge Zusammenarbeit mit Anlagen- und Systemanbietern können wir unseren Kunden Problemlösungen aus einer Hand anbieten. Diese beruhen auf neuartigen Konzepten. Als Basis hierfür dient die Gesamtbetrachtung des Bearbeitungssystems, des Verfahrens sowie des Bauteilverhaltens. Die Ausstattung des Fraunhofer IWS erlaubt es uns, Ihre Anfragen mit modernster Anlagentechnik zu bearbeiten. Darüber hinaus ist es uns möglich, Pilotanlagen zu installieren und die erarbeiteten Problemlösungen an Null-Serien zu erproben.

Unsere Kompetenz auf dem Gebiet der Nanotechnologie - Großflächen-Präzisionsbeschichtung mittels Puls-Laser-Abscheidung

Die Schichtabscheidung mittels Puls-Laser-Deposition (PLD) zeichnet sich u.a. durch die erreichbaren hohen Schichtdickengenauigkeiten und niedrigen Grenzflächenrauhigkeiten aus. Die langjährigen Erfahrungen des Fraunhofer IWS auf dem Gebiet der Präparation, Charakterisierung und Simulation derartiger Nanometer-Vielfachschichtsysteme werden insbesondere für die Konzeption und Herstellung strahlformender, röntgenoptischer Bauelemente genutzt. Der erreichte hohe technologische Stand wird durch die Herstellung gradierter Multilayer-Röntgenspiegel demonstriert: Ein exakt eingestellter Schichtdickengradient (z.B. von 10 Atomlagen über 100 mm) erlaubt wesentliche Fortschritte in der Röntgen-Meßtechnik. Die der üblichen PLD auf der Basis der Kurzpulslaser innewohnende Beschränkung auf niedrige Beschichtungsraten, die für industrielle Anwendungen nur bei besonderen Schichtqualitäten (wie den Röntgenspiegeln) akzeptiert wird, konnte im Fraunhofer IWS durch Adaption von Multikilowattlasern überwunden werden.

Zur Erzeugung homogener Schichtdickenverteilungen mittels PLD auf Substraten mit Durchmessern > 10 cm wurde im Fraunhofer IWS ein Verfahren entwickelt und patentiert. Es beruht auf dem gesteuerten Schwenken der gerichteten Plasmafackel unter Ausnutzung gekrümmter Targetoberflächen. Dabei ist es möglich, mit einem oder mehreren Laserstrahlen zu arbeiten. Beim Einsatz mehrerer Laserstrahlen ist zusätzlich durch eine räumliche und / oder zeitliche Verschiebung der Laserimpulse eine Überlagerung bzw. Trennung der Plasmafackel möglich.

Folgende Entwicklungen stehen zur Verfügung:

• UHV-taugliche Ein-und Mehrstrahl-PLD-Quelle als Zusatz für konventionelle Beschichtungsapparaturen (z.B. MBE Systeme)
• Steuereinheit zur Regelung der Impulsenergie und zur Synchronisation (Dt <=1ns) bzw. zur definierten zeitlichen Verschiebung der Impulse von einem bzw. mehreren Nd-YAG-Impulslasern
• Software zur computergestützten Ansteuerung von einem bzw. mehreren Nd:YAG-Lasern der Fa. Spectra Physics mit einer Bedienoberfläche auf der Basis von "Lab View" (virtuelles Instrument)