Glänzende Aussichten

Motorradfahrer haben es schwer: Das Helmvisier beschlägt bei Regen und verhindert sicheres Fahren, Armaturenabdeckungen sind Wind und Wetter ausgesetzt, spiegeln Lichtreflexe und verkratzen leicht.

Hilfe kommt hier von der Allianz Transparenter Kratzschutz. Auf der Hannover Messe zeigt der Verbund an einem Motorrad, wie vielseitig die Einsatzmöglichkeiten der neuen Beschichtungstechniken sind: Die Abdeckung des Tachometers etwa ist besonders kratzfest und zusätzlich mit einer Antireflex-Schicht versehen.

Ein weiteres Thema sind tribologische Beschichtungen zur Minimierung von Reibung und Verschleiß. Auch diese Technologie ist am Motorrad zu sehen. Die Forscher haben unter anderem Kolben, Kolbenringe und Ventile mit neuen Verschleißschutzschichten ausgestattet, bei dem sich die Metallteile wesentlich weniger abgenutzen als bisher. Ein Ausblick auf kommende Entwicklungen: Die Entwickler zeigen die Möglichkeiten der Sensorintegration in Bauteilen.

Das Laufverhalten eines Kugellagers wird mit integrierten Drucksensoren überwacht, so dass Schäden frühzeitig erkannt werden können. Rückspiegel mit einer photokatalytisch aktiven Schicht sollen trotz Regens einen freien Blick nach hinten ermöglichen. Für jederzeit guten Durchblick nach vorn sorgt das kratzfest beschichtete Visier des Motorradhelms. „Die transparente kratzfeste Beschichtung ist extrem abriebfest. Das Verfahren wird bereits in Spezialvisieren für Feuerwehrhelme eingesetzt. Die extrem harten Schichten entstehen durch den Einsatz von Plasma-Nanokompositen“, erläutert der Experte Dr. Bernd Szyszka vom Fraunhofer IST. Auch das Windshield des Motorrads ist mit dieser speziellen Schicht versehen.

Die Plasma-Nanokomposite entstanden im Rahmen der gemeinsamen Vorlaufforschung von fünf Instituten in der Fraunhofer Allianz Transparenter Kratzschutz am IST in Braunschweig. Hier entwickelten Experten eine Matrix aus organischen und anorganischen Verbindungen, also zum Beispiel Kohlenstoff als Gas und Siliziumoxid. „Damit erzielen wir sehr gute Eigenschaften in Bezug auf Härte und Kratzfestigkeit. Auch die Schichteigenschaften sind deutlich besser als bisher. Die im Plasma hergestellten Schichten sind dehnbar und härter als Lacke. Das ist besonders wichtig, weil die Kunststoffe sich ausdehnen und schnell Risse auftreten“, erläutert Dr. Bernd Szyszka, der Sprecher der Allianz Transparenter Kratzschutz. In einem zweiten Schritt betten die Forscher anorganische Nanopartikel in organische oder anorganische Netzwerke ein. Damit erzielen sie die jeweils gewünschten Eigenschaften wie etwa UV- oder Kratzschutz – oft in Verbindung mit Antireflex- oder Easy-to-Clean-Beschichtungen. Der Vorteil: Mit den Vakuum- und Plasmaverfahren lassen sich sowohl Kunststoffe als auch Metalle beschichten.

Weitere wichtige Themen für die Forscher sind die Beschichtung großflächiger optischer Komponenten für den funktionsintegrierten Leichtbau, die Härtung und Entspiegelung von Kunststoffoberflächen und Metallen wie etwa Messing. „Mit neuen Beschichtungskonzepten für die Fertigung von 3-D-Teilen aus Polycarbonat lassen sich Karosserieelemente wie Heckklappen künftig aus nur noch einem einzigen Teil fertigen. Das bietet Fahrzeugdesignern völlig neue Möglichkeiten“, sagt Szsyzka. Beim Verfahren AR-hard® bauen die Forscher aus dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena in eine harte Siliziumdioxidschicht SiO2 dünne Lagen aus Titandioxid ein. Diese reflektieren – dank eines hohen Brechungsindizes – einen Teil der einfallenden Lichtstrahlen genau so, dass die ursprünglich an der Kunststoffoberfläche reflektierten Lichtstrahlen durch Interferenz ausgelöscht werden. Beim transparenten Kratz- und Korrosionsschutz von Metallen kombinieren Forscher aus dem Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden Hochrateverdampfung mit Plasmaaktivierung. Es entstehen verschleißarme, qualitativ hochwertige Schichten aus Siliziumoxid SiOx, die nanokristalline Si-Partikel enthalten und dadurch sehr viel härter als SiO2 sind. Forscher aus dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden setzen das Plasmaverfahren auch bei Atmosphärendruck ein. Viele Unternehmen schätzen diesen Prozess besonders, denn er benötigt weniger Substrathandlingschritte. Das vereinfacht die Produktionsabläufe und die Kosten sinken.

Die Fraunhofer-Allianz Transparenter Kratzschutz entwickelt und testet neue Beschichtungsverfahren für die Industrie. Dabei entstehen bisher ungeahnte Einsatzmöglichkeiten wie zum Beispiel UV-Schutz oder Easy-to-clean-Eigenschaften, aber auch Härte bei gleichzeitiger chemischer Resistenz oder Härte und Reibarmut. An der Allianz beteiligt sind das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena, das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden, das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen, das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden und das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg.

Ansprechpartner:
Dr. Bernd Szyszka
Abteilungsleiter Großflächen-
beschichtung
Telefon: 05 31 / 21 55 – 6 41
Fax: 05 31 / 21 55 – 9 00
bernd.szyszka@ist.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Bienroder Weg 54 E
38108 Braunschweig