Success Story: Oberflächenforschung mit Openair-Plasma in der Schweiz
Die Plasmatreat GmbH, deutscher Weltmarktführer für atmosphärische Plasmatechnologie, ist seit 2020 auch in der Schweiz mit einer Niederlassung vertreten. Hier unterstützen die Plasmaexperten unter anderem Schweizer Technologieunternehmen bei der Evaluierung und Implementierung von Plasmatechnologie in industriellen Prozessen. Darüber hinaus pflegt die Plasmatreat Schweiz AG eine enge Zusammenarbeit mit Hochschulen, Instituten und staatlichen Stellen. Darunter ist auch die Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), die Openair-Plasma zur Modifikation von Kunststoffoberflächen und der Verbindung mit anderen Materialien, wie Metall oder Glas einsetzt, um neue, effiziente und umweltfreundliche Verfahren zum Verkleben, Lackieren oder Beschichten für die verarbeitende Industrie zu entwickeln.
Das Institut für Nanotechnische Kunststoffanwendungen (INKA) der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) erforscht verschiedene Methoden der Modifikation von Kunststoffoberflächen, darunter auch die Vorbehandlung mit Atmosphärendruck-Plasmatechnologie. Die Arbeit ist auf die inländische Industrie, z. B. auf Branchen wie die Medizintechnik oder die Schmuck- bzw. Uhrenfertigung, abgestimmt. Untersucht wird zum Beispiel die Behandlung und Beschichtung von Oberflächen vor dem Verkleben. Dabei sollen mithilfe der vielseitig einsetzbaren Plasmatechnologie Lösungen gefunden werden, bei denen sich die Verwendung von Nassprimern, also umweltbelastenden chemischen Haftvermittlern, vermeiden lässt.
Flexibel konfigurierbare Plasma Treatment Unit unterstützt die Forschung
Für ihre Forschung setzt die FHNW die Standard-Fertigungszelle Plasmatreat PTU (Plasma Treatment Unit) ein, die auf eine flexible Automatisierung von Openair-Plasma Prozessen ausgelegt ist. Sie lässt sich nach dem Baukasten-Prinzip ausstatten, z. B. mit verschiedenen Robotern, Bewegungs- und Zuführungssystemen, statischen oder beweglichen Plasmadüsen und mehr. Für die FHNW wurde die PTU mit einem Industrieroboter ausgerüstet, der das Handling der zu behandelnden Substrate übernimmt. Je nach Anwendung sind bei der FHNW entweder statische Einzeldüsen zur punktgenauen, selektiven Oberflächenvorbehandlung oder Rotationsdüsen für eine flächige Anwendung im Einsatz. Mit der PTU werden die von Plasmatreat entwickelten Anwendungen Openair-Plasma und PlasmaPlus eingesetzt. Eine Plasma Control Unit (PCU) mit einer Vielzahl von Steuerungs- und Überwachungsfunktionen erfasst und dokumentiert die verschiedenen Plasmaparameter.
Vorstoß in neue Dimensionen der Oberflächenforschung
Die innovative Plasmaanlage eröffnet der Forschung des Instituts eine ganze Bandbreite neuer Möglichkeiten der Oberflächenmodifikation. Dabei nutzt die FHNW auch das umfassende Know-how von Plasmatreat und steht in engem Austausch mit dem deutschen Unternehmen, z. B. wenn es um Fragen zu Materialkombinationen geht. Hier unterstützt Plasmatreat unter anderem mit seiner umfangreichen Datenbank.
Klaus Kresser, Geschäftsführer der Plasmatreat Schweiz AG, unterstreicht: „Bei der industrienahen Forschung, die von der FHNW betrieben wird, bietet unsere Plasmatreat PTU einen entscheidenden Vorteil: Es handelt sich dabei nicht um eine Versuchsanlage, sondern um ein 1:1-Produktivsystem. Das heißt, alle im Institut durchgeführten Prozesse lassen sich mit dieser Standard-Fertigungszelle direkt auf die Produktion übertragen.“
Und so wird die Forschung am Institut INKA an der FHNW zukünftig wohl in vielen Fällen die Plasmatechnologie einbeziehen, unterstreicht Prof. Dr. Sonja Neuhaus, Leiterin der Fachgruppe Oberflächenfunktionalisierung am Institut für Nanotechnische Kunststoffanwendungen (INKA) der Fachhochschule Nordwestschweiz: „Wir sind sehr zufrieden, sowohl mit der Plasmaanlage selbst als auch mit dem Support durch Plasmatreat. Die atmosphärische Plasmatechnologie eröffnet uns eine neue Dimension für die präzise Modifikation von Materialoberflächen, wodurch wir die Oberflächenrauheit, -benetzbarkeit und -chemie gezielt steuern können. Die Technologie ist schnell, abfallfrei, ressourceneffizient und birgt ein enormes Potenzial für künftige Innovationen, von denen sowohl die Wissenschaft als auch die Industrie profitieren.“
