F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R F E RT I G U N G S T E C H N I K U N D A N G E WA N D T E M AT E R I A L F O R S C H U N G I FA M
PLASMATECHNIK UND OBERFLÄCHEN– PLATO –
Fraunhofer-Gesellschaft
Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende unabhängige
Trägerorganisation für Einrichtungen der angewandten
Forschung in Europa. Sie betreibt derzeit mehr als 80 For-
schungseinrichtungen, davon 59 Institute, mit etwa 17 000
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern an über 40 Standorten in
der Bundesrepublik. Schwerpunkt des jährlichen Forschungs-
volumens von 1,6 Milliarden Euro ist mit über 1,3 Milliarden
Euro die Vertragsforschung für Industrie und öffentliche Hand,
deren Ergebnisse einen wichtigen Beitrag zur Sicherung des
Industriestandorts Deutschland leisten.
Fraunhofer IFAM – Klebtechnik und Oberflächen –
Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte
Materialforschung IFAM – Klebtechnik und Oberflächen – ist
die europaweit größte unabhängige Forschungseinrichtung
auf dem Gebiet der industriellen Klebtechnik mit über 210
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Im Mittelpunkt stehen
Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Klebtechnik sowie
der Plasmatechnik und Lacktechnik mit dem Ziel, der Industrie
anwendungsorientierte Systemlösungen zu liefern.
Multifunktionale Produkte, Leichtbau und Miniaturisierung –
erreicht durch die intelligente Kombination von Werkstoffen
und Fügeverfahren – bieten neue Möglichkeiten. Die Aktivitä-
ten reichen von der Grundlagenforschung über die Fertigung
bis zur Markteinführung neuer Produkte. Industrielle Einsatz-
felder sind überwiegend der Transportmittel- und Anlagenbau,
die Energietechnik, die Verpackungs-, Textil- und Elektroindus-
trie sowie die Mikrosystem- und Medizintechnik.
Das Tätigkeitsfeld Klebtechnik umfasst die Entwicklung und
Charakterisierung von Klebstoffen, die beanspruchungsge-
rechte konstruktive Auslegung und Simulation von Kleb-,
Niet- und Hybridverbindungen sowie deren Charakterisierung,
Prüfung und Qualifizierung. Planung und Automatisierung der
I N H A L T
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T E C H N I K E N F Ü R E F F I Z I E N T E A N W E N D U N G E N 4
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industriellen Fertigung der Verbindungen ergänzen diese Ar-
beiten. Prozessreviews sowie zertifizierende Weiterbildungen
im Kontext Klebtechnik und Faserverbundtechnologie runden
das Profil ab.
Der Arbeitsbereich Oberflächen gliedert sich in die Gebiete
Plasma- und Lacktechnik. Maßgeschneiderte Oberflächen-
modifizierungen – wie kleb- und beschichtungsgerechte
Oberflächenvorbehandlungen oder korrosionsschützende
Beschichtungen – erweitern das industrielle Einsatzspektrum
vieler Werkstoffe deutlich oder machen deren technische
Verwendung erst möglich.
Die Adhäsions- und Grenzflächenforschung nutzt zahlreiche
Verfahren der Oberflächen- und Strukturanalytik, Elektroche-
mie und des Molecular Modellings zur Beantwortung wichti-
ger Fragen bei materialgerechten Optimierungs- und Entwick-
lungsaufgaben für Klebverbindungen und Beschichtungen.
Mit der Fraunhofer-Projektgruppe Fügen und Montieren
FFM baut das Fraunhofer IFAM seine Aktivitäten hinsichtlich
carbonfaserverstärkter Großstrukturen zukunftsweisend aus –
Fügen, Montieren, Bearbeiten, Reparieren und zerstörungsfrei-
es Prüfen von CFK-Großstrukturen im 1:1-Maßstab.
Der Institutsbereich Klebtechnik und Oberflächen ist nach
DIN EN ISO 9001 zertifiziert, das Werkstoffprüflabor und das
Korrosionsprüflabor zusätzlich nach DIN EN ISO/IEC 17025 ak-
kreditiert. Das Klebtechnische Zentrum ist über DVS-PersZert®
nach DIN EN ISO/IEC 17024 als akkreditierte Personalqualifizie-
rungsstelle für die klebtechnische Weiterbildung international
anerkannt.
www.ifam.fraunhofer.de
© Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik
und Angewandte Materialforschung
– Klebtechnik und Oberflächen –
Bild Titelseite: Filtermaterial mit verbesserter Chemikalienbeständigkeit und
erhöhter Lebensdauer durch ultradünne plasmapolymere Beschichtung.
Ein P lasma ist e in hochreakt ives Gas, das neben Elektronen und UV-Strahlung
neutra le, angeregte und ionis ierte Tei lchen enthält . Die Art des Ent ladungsga-
ses best immt den Oberf lächeneffekt – Reinigung, Akt iv ierung, Beschichtung.
Vorteile optimal nutzen
Oberflächen und ihre Eigenschaften spielen in fast allen Bereichen der Industrie und des täglichen
Lebens eine immer wichtigere Rolle. Ob in der Fertigung oder bei der Entwicklung neuer Verfahren
und Produkte: Die Oberflächen der verwendeten Materialien müssen oft behandelt werden, um
ihnen zusätzliche Eigenschaften zu verleihen, die sie für weitere Anwendungsbereiche qualifizieren.
Oberflächen werden gereinigt und aktiviert, damit Lacke, Farben und Kleb- oder Dichtstoffe
besser darauf haften. Oberflächen werden aber auch beschichtet, um neue Funktionen zu errei-
chen. Hauchdünne plasmapolymere Schichten liefern beispielsweise Kratzfestigkeit, Schmutz-
abweisung oder nicht haftende Oberflächen. Sie können als Trenn- oder Barriereschicht erzeugt
werden, wirken reibmindernd oder erhöhen die Korrosionsbeständigkeit.
Moderne Technologien ermöglichen so das Hinzufügen neuer Oberflächeneigenschaften und
die Optimierung bestehender Fertigungsprozesse. Nicht selten erlaubt erst die maßgeschneider-
te Oberflächenbehandlung eines Werkstoffs seinen Einsatz.
Individuelle Lösungen
Mit Niederdruck- und Atmosphärendruck-Plasmen sind heute individuelle Lösungen für zahlrei-
che Anwendungen möglich. Zwei Beispiele: Eine durch Plasmapolymerisation erzeugte Korrosi-
onsschutzschicht zeichnet sich durch hervorragende Haftung, durch hohe Barrierewirkung und
durch ausgezeichnete chemische, mechanische und thermische Stabilität aus. Im Medizinsektor
wiederum können Katheter mit einer plasmapolymeren Beschichtung versehen werden, die
antibakteriell wirkt, aber nicht zytotoxisch ist.
Ansprechpartner
Plasmatechnik und Oberflächen:
Dr. Ralph Wilken
Telefon +49 421 2246-448
Bild oben: Katheter mit antimikrobi-
eller Wirkung durch Plasmatechnik.PLASMATECHNIK UND OBERFLÄCHEN– PLATO –
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P L A S M A T E C H N I K U N D O B E R F L Ä C H E N – P L A T O –
Praxisorientiert und maßgeschneidert
Der Bereich Plasmatechnik und Oberflächen des Fraunhofer IFAM ist dafür der richtige Partner.
Wir haben auf diesem Gebiet langjährige Erfahrung mit einem Schwerpunkt auf Polymer-
Oberflächen. Mit fundiertem Know-how und modernen Anlagen finden wir für unsere Kunden
angepasste und wirtschaftliche Lösungen, wenn es um die Behandlung von Oberflächen geht.
Dabei arbeiten wir eng mit namhaften Unternehmen aus allen wichtigen Industriebereichen
zusammen.
Als Dienstleister wenden wir unser Wissen praxisorientiert und maßgeschneidert an – unsere
Kunden erhalten integrierte Systemlösungen, in denen alle Schritte optimal aufeinander abge-
stimmt sind. Wir erstellen individuelle Fertigungs- und Anlagenkonzepte, die konsequent auf
die Anforderungen und die Möglichkeiten unserer Kunden ausgerichtet sind.
Zu unseren Leistungen gehören Beratung, Bemusterung, Prozessentwicklung, Nullserienferti-
gung und Pilotanlagenbau. Wir setzen unsere Forschungsleistungen zielgerichtet in Verfahren
um und integrieren sie in die industrielle Produktion.
Mit unseren Techniken realisieren wir die Feinreinigung oder Aktivierung von Oberflächen sowie
Funktionsschichten, die Kratzfestigkeit, Barrierewirkung, Korrosions- und UV-Schutz sowie Anti-
haft- oder Easy-to-clean-Eigenschaften aufweisen und industriell bereits eingesetzt werden.
Die rapide anwachsenden Mögl ichkeiten der Oberf lächenmodif iz ierung
machen es Unternehmen oft schwer, d ie opt imale Entscheidung für e ine Inno-
vat ion zu treffen. Neue oder verbesserte Verfahren, e ine breite Anwendungs-
palette und die große Zahl an Werkstoffen erfordern umfassende Kenntnis
sowie s ichere Beherrschung der entsprechenden Techniken.
Bild Seite 2: Effiziente Entlackung
von Gitterrosten durch Easy-to-
clean-Plasmabeschichtung.
Bild oben: Transparenter Kratz-
schutz von Kunststoffoberflächen.
Ansprechpartner
Anlagenbau:
Dr. Klaus Vissing
Telefon +49 421 2246-428
PLATO – DERRICHTIGE PARTNER
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P L A S M A T E C H N I K U N D O B E R F L Ä C H E N – P L A T O –
Niederdruck-Plasmatechnik
Mit der Niederdruck-Plasmatechnik (ND-Plasmatechnik) werden Oberflächen gereinigt, akti-
viert und beschichtet. Die Prozesse können flexibel und komplex gestaltet werden, sodass sich
auch mehrere Eigenschaften in einem Arbeitsgang erzielen lassen – beispielsweise Korrosions-
schutz mit zusätzlicher Haftvermittlung. Die ND-Plasmatechnik ist bei allen Substratmateriali-
en anwendbar und erlaubt komplizierteste Geometrien. Sie ist für Schüttgut, Bahnware und
Einzelteile geeignet und kann schnell an wechselnde Anforderungen angepasst werden. Die
Substrate werden thermisch und mechanisch nicht belastet. Der Prozess weist ein hohes Maß
an Umweltverträglichkeit und Arbeitsplatzsicherheit auf.
Einsatzbeispiele für die ND-Plasmatechnik sind
• Aktivierung von Kunststoffen als Voraussetzung für eine bessere Haftung von Lacken,
• Trennschichten zum Entlacken und zur Entformung bei der Kunststoffverarbeitung,
• Beschichtungen von Elastomeren zur Reibminderung,
• flexible Kratzschutz-Beschichtungen von Displays, Scheiben oder Visieren,
• Beschichten von Metallen mit Anlauf- oder Korrosionsschutz und
• antimikrobielle, nicht zytotoxische Beschichtungen von Medizinprodukten.
Die vielfältigen Möglichkeiten dieser Technik werden von PLATO beherrscht und mitgestaltet.
Sie bewähren sich im täglichen industriellen Einsatz.
Das Fraunhofer IFAM besitzt zahlreiche ND-Plasmaanlagen vom Labormaßstab für Neuentwick-
lungen bis zur industrierelevanten Größe von 3 Kubikmetern für Pilotserien. In einer Vakuum-
Wickelkammer kann Bahnware mit maximal 1 Meter Breite mit Geschwindigkeiten von bis zu
250 Metern pro Minute behandelt werden.
TECHNIKEN FÜR EFFIZIENTE ANWENDUNGENPLATO setzt neue Erkenntnisse aus Forschung und Entwicklung konsequent
in Techniken um, die s ich naht los in bestehende Fert igungsprozesse e infügen
lassen. Die indiv iduel le Anpassung an die Bedingungen vor Ort sorgt für e in
opt imales Verhältnis von Kosten und Nutzen: So erz ie l t der Kunde einen deut-
l ichen Wettbewerbsvorte i l .
Ansprechpartner
Niederdruck-Plasmatechnik:
Dr. Klaus Vissing
Telefon +49 421 2246-428
Bild Seite 4: Niederdruck-Plasmaan-
lage zur Behandlung von Bahnware
im industriellen Maßstab.
Bild oben: Permanente Trennschicht
zur Entformung in der Fertigung
von carbonfaserverstärkten Kunst-
stoffen (CFK).
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P L A S M A T E C H N I K U N D O B E R F L Ä C H E N – P L A T O –
Ansprechpartner
Excimertechnik:
Dr. Christopher Dölle
Telefon +49 421 2246-621
Atmosphärendruck-Plasmatechnik
Die Atmosphärendruck-Plasmatechnik (AD-Plasmatechnik) kann – wie die ND-Plasmatechnik –
zur Behandlung und Beschichtung eingesetzt werden, benötigt aber keine Vakuumkammer.
Daher ist eine Integration in bestehende Prozesslinien mit hohen Geschwindigkeiten möglich.
Durch eine neuartige Düsentechnologie wird ein räumlich begrenztes Plasma erzeugt, das sehr
gut für lokale Behandlungen einsetzbar ist. Die Plasmadüsen können von einem Roboter ge-
führt werden und so zum Beispiel Kleb- und Dichtflächen aktivieren oder mit Korrosionsschutz-
und Haftvermittlerschichten versehen.
Einsatzbeispiele für die AD-Plasmatechnik sind
• Aktivierung von Kunststoffen vor dem Klebstoffauftrag,
• Reinigung und Oberflächenaktivierung von Großbauteilen vor der Lackierung,
• Korrosionsschutzbeschichtungen von Metallbauteilen im Bereich von Dichtflanschen,
• Abscheidung von permanenten Trennschichten für Entformungen und
• Oberflächenvorbehandlung von (Nano-) Partikeln zur Steigerung der Dispergierbarkeit.
Diese Prozesse werden kontinuierlich verbessert und erweitert.
Neben verschiedenen Plasmaanlagen im Labormaßstab ist im Fraunhofer IFAM eine roboter-
geführte Anlage vorhanden, die die Behandlung komplex geformter Bauteile zulässt.
Excimertechnik
Zur Erweiterung der vorhandenen Plasmatechniken ist die Excimertechnik am Fraunhofer IFAM
etabliert worden. Die im vakuum-ultravioletten Spektralbereich (VUV-Spektralbereich) emit-
tierenden Excimerlampen dienen der fotochemischen Oberflächenmodifizierung sowohl bei
Niederdruck als auch bei Normaldruck und stellen eine kostengünstige Alternative zu gängigen
Vorbehandlungssystemen dar. In Kombination mit üblichen Auftragsverfahren – wie dem Aero-
solauftrag – lassen sich mit dieser Technik Funktionsschichten wie Trennschichten, Korrosions-
schutzbeschichtungen oder Easy-to-clean-Schichten erzeugen.
Weitere Angebote der PLATO
wie
• Oberflächenvorbehandlung durch Laser- und Strahlverfahren,
• Analyse und Charakterisierung von Oberflächen oder zu
• Kunststoffanwendungen
finden Sie auf unserer Internetseite: www.ifam.fraunhofer.de
Ansprechpartner
Atmosphärendruck-Plasmatechnik:
Dr. Jörg Ihde
Telefon +49 421 2246-427
Bild Seite 6: Robotergeführter
Atmosphärendruck-Plasma-
Düsenstock.
Bild oben: Innenansicht der VUV-
Excimeranlage zur Aktivierung und
Beschichtung von Oberflächen.
KOMPETENZNETZWERKKLEBTECHNIK UND OBERFLÄCHEN
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Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und
Angewandte Materialforschung IFAM
Klebtechnische Fertigung
Dipl.-Ing. Manfred Peschka
Telefon +49 421 2246-524
Fertigungsplanung; Dosier- und Auftragstechnik; Automatisie-
rung; Hybridfügen; Fertigung von Prototypen; Auswahl, Cha-
rakterisierung, Qualifizierung von Kleb-, Dicht- und Beschich-
tungsstoffen; Schadensanalyse; elektrisch/optisch leitfähige
Kontaktierungen; adaptive Mikrosysteme; Dosieren kleinster
Mengen; Eigenschaften von Polymeren in dünnen Schichten;
Fertigungskonzepte.
• Mikrosystem- und Medizintechnik
• Klebstoffe und Analytik
• Prozessentwicklung und Simulation
• Applikationsverfahren
Plasmatechnik und Oberflächen – PLATO –
Dr. Ralph Wilken
Telefon +49 421 2246-448
Oberflächenmodifizierung – Reinigung, Aktivierung für z. B.
Kleben, Bedrucken, Lackieren – und Funktionsschichten – z. B.
Haftvermittlung, Korrosionsschutz, Kratzschutz, antimikrobielle
Wirkung, Easy-to-clean, Trennschicht, Permeationsbarriere – für
3-D-Teile, Schüttgut, Bahnware; Anlagenkonzepte und Pilot-
anlagenbau.
• Niederdruck-Plasmatechnik
• Atmosphärendruck-Plasmatechnik
• Anlagentechnik/Anlagenbau
Klebstoffe und Polymerchemie
Priv.-Doz. Dr. Andreas Hartwig
Telefon +49 421 2246-470
Entwicklung und Charakterisierung von Polymeren; Nanokom-
posite; Netzwerkpolymere; Formulierung von Klebstoffen und
Funktionspolymeren; chemische und physikalische Analytik;
Peptid- und Proteinchemie; Peptid-Polymer-Hybride; Kleben
in der Medizin; mit Peptiden funktionalisierte Oberflächen;
marine Proteinklebstoffe.
• Synthetische Materialien
• Proteinwerkstoffe
Lacktechnik
Dr. Volkmar Stenzel
Telefon +49 421 2246-407
Entwicklung von Funktionsbeschichtungen, z. B. Anti-Eis-
Lacke, Anti-Fouling-Systeme, schmutzabweisende Systeme,
selbstheilende Schutzbeschichtungen, strömungsgünstige
Beschichtungen; Rezepturoptimierung; Rohstoffuntersuchung;
Entwicklung von Richtrezepturen; Charakterisierung und
Qualifizierung von Lacksystemen sowie Rohstoffen; Produkt-
freigaben; Farbmanagement; Optimierung von Beschichtungs-
anlagen; Qualifizierung von Beschichtungsanlagen (Vorbe-
handlung, Applikation, Trocknung); Schadensuntersuchungen;
anwendungsbezogene Methodenentwicklung.
• Entwicklung von Beschichtungsstoffen
• Anwendungs- und Verfahrenstechnik
Adhäsions- und Grenzflächenforschung
Dr. Stefan Dieckhoff
Telefon +49 421 2246-469
Oberflächen-, Grenzflächen-, Schichtanalytik; Untersuchung
von Adhäsions-, Trenn- und Degradationsmechanismen;
Analyse reaktiver Wechselwirkungen an Werkstoffoberflächen;
Schadensanalyse; Qualitätssicherung durch fertigungsinteg-
rierte Analysen von Bauteiloberflächen; entsprechende Konzept-
entwicklung für klebtechnische, lacktechnische und oberflä-
chentechnische Anwendungen; Korrosion an metallischen
Werkstoffen, unter Beschichtungen und in Klebverbindungen;
Untersuchung von Anodisierschichten; elektrolytische Metallab-
scheidung; akkreditiertes Korrosionsprüflabor; Modellierung mo-
lekularer Mechanismen bei Adhäsions- und Degradationsphäno-
w w w . i f a m . f r a u n h o f e r . d e
menen; Strukturbildung an Grenzflächen; Anreicherungs- und
Transportprozesse in Klebstoffen und Beschichtungen.
• Oberflächen- und Nanostrukturanalytik
• Applied Computational Chemistry
• Elektrochemie/Korrosionsschutz
• Qualitätssicherung Oberfläche
Werkstoffe und Bauweisen
Dr. Markus Brede
Telefon +49 421 2246-476
Werkstoff- und Bauteilprüfung; Crash- und Ermüdungsverhal-
ten von Niet- und Klebverbindungen; Faserverbundbauteile;
Leicht- und Mischbauweisen; Auslegung und Dimensionierung
von Klebverbindungen; Qualifizierung von mechanischen Ver-
bindungselementen; Optimierung mechanischer Fügeprozesse;
Auslegung und Dimensionierung von Nietverbindungen.
• Strukturberechnung und numerische Simulation
• Mechanische Fügetechnik
Technologietransfer und Personalqualifizierung
Prof. Dr. Andreas Groß
Telefon +49 421 2246-437
www.kleben-in-bremen.de
www.kunststoff-in-bremen.de
Qualifizierung zur/zum Klebpraktiker/-in, Klebfachkraft, Adhe-
sive Bonding Engineer (Klebfachingenieur/-in) mit europaweit
anerkannten DVS®-EWF-Zeugnissen; Inhouse-Lehrgänge;
Beratung; Fertigungsqualifizierung; Studien; Arbeits- und Um-
weltschutz; Weiterbildung zur/zum Faserverbundkunststoff-
Praktiker/in.
• Klebtechnisches Zentrum
• Kunststoff-Kompetenzzentrum
Fraunhofer-Projektgruppe Fügen und Montieren FFM
Dr. Dirk Niermann
Telefon +49 421 2246-439
Industrialisierungsgerechte Montage mittels Kleben, Nieten oder
Kombinationen daraus; adaptive Präzisionszerspanung; auto-
matisierte Mess- und Positionierverfahren; zerstörungsfreies Prüfen
von Faserverbundkunststoff-(FVK-)Großstrukturen.
Geschäftsfeld Entwicklung
Dr. Michael Wolf
Telefon +49 421 2246-640
• Technologiebroker
• Neue Forschungsfelder
Anerkannte Stelle des Eisenbahnbundesamtes nach
DIN 6701-2
Dipl.-Ing. (FH) Andrea Paul
Telefon +49 421 2246-520
Beratung; Prüfung und Zulassung von Schienenfahrzeug-
baubetrieben und ihrer Zulieferer hinsichtlich ihrer Fähigkeit,
Klebarbeiten gemäß den Vorgaben der DIN 6701 ausführen zu
können.
Prozessreviews
Dipl.-Ing. Manfred Peschka
Telefon +49 421 2246-524
Analyse von Entwicklungs- und/oder Fertigungsprozessen
unter klebtechnischen Aspekten und unter Berücksichtigung
der Richtlinie DVS® 3310; Prozess- und Schnittstellen; Design;
Produkt; Nachweis der Gebrauchssicherheit; Dokumente;
Fertigungsumgebung.
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik
und Angewandte Materialforschung IFAM
– Klebtechnik und Oberflächen –
Wiener Straße 12
28359 Bremen
Telefon +49 421 2246-400
Fax +49 421 2246-430
Plasmatechnik und Oberflächen – PLATO –
Dr. Ralph Wilken
Telefon +49 421 2246-448
Weitere Informationen zu den Bereichen
• Klebtechnik
• Oberflächen
www.ifam.fraunhofer.de
© Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik
und Angewandte Materialforschung IFAM
– Klebtechnik und Oberflächen –
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