EPOS

Entspiegelung von Polycarbonat durch dünne Schichten und Strukturen (EPOS)

Ein vielseitiges Werkzeug für innovative Anwendungen

Plasma ist als „4. Aggregatzustand“ (ionisiertes Gas) ein besonderes und vielseitiges Werkzeug - nicht nur für die Optischen Technologien: als Schlüsselelement in vielen Branchen. Über elektrische und magnetische Felder kann Energie effizient in verschiedener Form gezielt ins Gas eingekoppelt werden. So wird entweder die thermische Energie zum Schweißen genutzt, die gezielte Anregung zur effizienten Erzeugung von Licht für die Beleuchtung, in Mikroelektronik, Medizintechnik und Unterhaltungsindustrie, oder das gezielte Aufbrechen von chemischen Verbindungen zur Synthese oder Umwandlung von Stoffen. Die Sicherung der Technologieführerschaft deutscher Unternehmen und die Marktdurchdringung sind vordringliche Ziele dieser Fördermaßnahme.

Gegen die steigende Umweltbelastung für Luft und Wasser haben Plasmaverfahren Potentiale, die effizient genutzt werden sollten: Durch das Zusammenführen von nicht-thermischen Plasmaverfahren mit anderen Methoden, z. B. katalytischer Behandlung oder Adsorption werden neuartige Konzepte für die Abluft- und Abgasnachbehandlung eröffnet. In der Abwasserbehandlung ist die plasmabasierte Erzeugung von Ozon schon lange Stand der Technik. Eine Vielzahl organischer Verbindungen (z. B. Pestizide oder Öle), aber auch bestimmte biologische Kontaminationen verlangen jedoch nach effizienten Ansätzen zur Schadstoffreduktion. Die gezielte Erzeugung nicht-thermischer Plasmen in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit ist hierbei ein Schlüssel zum Erfolg.

Auch die funktionelle Beschichtung und Veredelung von Oberflächen mit Plasmen sind zwar etablierte Verfahren, die zugrundeliegenden Prozesse sind bisher jedoch noch weitgehend unverstanden. Nur eine systematische Erforschung kann hier das empirische Vorgehen überwinden und entscheidende Verbesserungen und Innovationen für Schichten und Schichtsysteme herbeiführen.

Entspiegelte Kunststoffoptikkomponenten im Kraftfahrzeug

Optische Komponenten wie z.B. Displayabdeckungen oder Head-up Displays spielen heutzutage in den meisten Fahrzeugen eine wichtige Rolle. Aufgrund seiner hohen Bruchfestigkeit wird für diese Optiken im Automobil vorzugsweise der Kunststoff Polycarbonat eingesetzt. Die Ablesbarkeit der Displays wird leider oft von störenden Reflexen des Umgebungslichtes an der Abdeckung behindert. Eine Entspiegelung von Polycarbonatoberflächen ist jedoch heutzutage noch kein Stand der Technik und steht somit für die Anwendung im Automobil nicht zur Verfügung.

Beschichtung und Nanostrukturierung von Polycarbonat

Im Rahmen dieses Projekts sollen die Möglichkeiten zur Entspiegelung optischer Komponenten aus Polycarbonat evaluiert werden. Dabei wird untersucht, ob etablierte Beschichtungsverfahren für die Entspiegelung von Glasoberflächen auf Polycarbonat übertragbar sind. Ein bereits bekanntes Problem dabei ist die Ablösung der Beschichtung unter dem Einfluss von UV-Bestrahlung. Diesem soll mit dem Einsatz UV-reflektierender und absorbierender Schichten begegnet werden. Weiterhin müssen beschichtete Bauteile aus Polycarbonat die strengen Prüfbedingungen der Automobilindustrie erfüllen.

Als Alternative zur Beschichtung wird auch ein völlig neues Entspiegelungsverfahren, die Erzeugung von Nanostrukturen durch Plasmaätzen, auf Polycarbonatoberflächen getestet. Ein Vorteil dieser Strukturierungstechnik wären deutlich geringere Kosten, da kein Schichtmaterial notwendig ist und der Prozess erheblich schneller als eine Beschichtung abläuft. Zusätzlich bewirken die Nanostrukturen eine farbneutrale Entspiegelung, die für Licht, das aus verschiedenen Richtungen kommt, bestens geeignet ist.

Die am Projekt beteiligten Fahrzeughersteller sowie die Zulieferer wollen die Ergebnisse unmittelbar für Endanwendungen im Automobil nutzen, wie z.B. für entspiegelte Abdeckscheiben von Instrumenten. Diejenigen Firmen des Projektverbundes, deren Ziel das Erwerben des Technologie Know-hows für die Entspiegelung von Polycarbonat ist, werden in der Lage sein, sich in den Branchen Präzisionsoptik, Sensortechnik und Medizintechnik, in denen sie jetzt schon erfolgreich tätig sind, neue Produktgruppen zu erschließen.

Projektdetails

Koordinator

Dr. rer. nat.Annegret Matthai
AUDI Aktiengesellschaft - Vorentwicklung Aufbau
Auto-Union-Str. 1, 85057Ingolstadt
+49 841 89-91882

Projektvolumen

2,6 Mio € (ca. 50 % Förderanteil durch das BMBF)

Projektdauer

01.01.2013 - 30.06.2016

Projektpartner

AUDI Aktiengesellschaft - Vorentwicklung AufbauIngolstadt
JENOPTIK Polymer Systems GmbHTriptis
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF)Jena
Bühler Alzenau GmbHAlzenau