Beschichtung komplexer Formeinsätze im Projekt 3D CVD

Simulation der Gasgeschwindigkeit in einer neuen Precursorzuleitung, erstellt mit COMSOL Multiphysics^® V5.1. / Bildquelle: Kunststoff-Institut Lüdenscheid

In der kunststoffverarbeitenden Industrie sind Schichtsysteme von Interesse, die den Formeinsatz eines Spritzgießwerkzeugs bei gleichbleibender mechanischer Stabilität vor Verschleiß und Korrosion bewahren. Die Expertise, mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) dünne Keramikschichten auf geometrisch anspruchsvollen Oberflächen abzuscheiden, kann die KIMW-F gGmbH im ZIM-Förderprojekt 3D CVD einsetzen, welches das Ziel hat, ein Verfahren zur dreidimensionalen Beschichtung von Werkzeug- und Formeinsätzen zu entwickeln. Dabei werden verschleißfeste Schichten auf Bauteilen mit komplexer Geometrie aufgebracht.

Zu diesem Zweck stehen verschiedene keramische Materialien zur Verfügung, die im CVD-Prozess ausgehend von einer chemischen Vorstufe (Precursor) dargestellt werden können. Durch die Nutzung metallorganischer Precursoren, die bereits bei Temperaturen unterhalb von 500 °C zur Keramik reagieren, wird das Substrat geschont und der Energiebedarf gesenkt. Parametrierung im Bereich Temperatur, Druck, Gasgeschwindigkeit und Vorstufenzuleitung sorgt zudem dafür, dass Kriterien wie eine hohe Maßgenauigkeit sowie Spaltgängigkeit der Schichten erfüllt sind.

Weitere Möglichkeiten zur Prozessoptimierung bietet die Simulationssoftware COMSOL Multiphysics, die es erlaubt Gasströme und -geschwindigkeiten im Reaktor unter definierten Bedingungen zu visualisieren. Des Weiteren wird durch eine stetige Weiterentwicklung der Automatisierungstechnik sowie die Inbetriebnahme eines zweiten CVD-Rezipienten neben der Wirtschaftlichkeit auch die Anwendungsflexibilität nachhaltig gesteigert.

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