Ziel der Entwicklung
Ziel des Projektes MultiCoat war die CCVD-Abscheidung (Combustion Chemical Vapour Deposition) multifunktionaler Beschichtungen auf diversen Substraten. Eine wichtige Zielstellung dabei war die Ausstattung verschiedener Substrate mit einer antimikrobiellen Wirkung. Ein zusätzliches Ziel war die Integration einer weiteren Funktionalisierung wie UV-Schutz oder Kratzschutz. Basis war die Bereitstellung entsprechend dotierter beziehungsweise modifizierter SiO2-Schichten unter industrietauglichen Bedingungen.
Zudem sollten die Beschichtungen auch auf Werkstücken mit komplexeren Geometrien als plane Flachsubstrate aufgebracht und die Integration ihrer Aufbringung in kontinuierliche Produktionsprozesse geprüft werden.
Vorteile und Lösungen
Für die Prozessentwicklung wurde ein Arbeitsplatz aufgebaut, der neben der Beschichtung planer Substrate auch die von rotationssymmetrischen und von Werkstücken mit versetzten beziehungsweise gewölbten Oberflächen (3D) ermöglicht.
Durch Versuche mit definierter Beschichtungsgeometrie konnten die Toleranzen von CCVD-Prozessen für eine ausreichende Beschichtung komplizierter Substrate, bei denen ein Abfahren der Konturen mit einem Brenner nicht vollständig möglich ist, bestimmt werden. Dies ermöglicht 3D-Beschichtungen mit hoher Zuverlässigkeit und Homogenität im CCVD-Prozess herzustellen.
Beschichtungen, bei denen feste Precursoren als Lösung oder Dispersion verwendet werden müssen, wurden auf ihre Eignung für kontinuierliche Prozesse geprüft. Die Stabilität der Precusoren erwies sich dabei meist als unkritisch. Allerdings verlangen die nicht verhinderbaren Verschmutzungen von Brennern und Gaszuleitungen bei der Verwendung solcher Precursor-Systeme periodische Unterbrechungen der Beschichtungsprozesse in Abhängigkeit vom konkreten Beschichtungsprozess. Mit den Ergebnissen können an das Beschichtungsgut und die Beschichtung angepasste Prozessführungen in Form eines Schichtbetriebs abgeleitet werden.
Auf der Basis von SiO2-Beschichtungen konnte durch Dotierung mit Cu und Zn eine antiviral vollständig wirksame Beschichtung entwickelt werden. Diese Beschichtung hat zudem eine sehr hohe Beständigkeit gegen mechanische Belastung und Auslaugung. Auch nach 10.000 Waschzyklen bleibt die vollständige Wirksamkeit erhalten.
Zielgruppe und Zielmarkt
Im Projekt wurden zudem die rechtlichen Rahmenbedingungen für die Verwendung antimikrobieller Beschichtungen als Medizin- oder Biozidprodukte in wichtigen Märkten (EU, Nordamerika, Asien) recherchiert. Damit können zum Beispiel potentielle Anwender in der EU aus Unternehmen der Beschichtungstechnik zu den Möglichkeiten der Verwendung und den Anforderungen der Zulassung entsprechender Beschichtungen auf Grundlage der und Biozid- und Medizinprodukte- Verordnung informiert und beraten werden.
Die Ergebnisse aus den Untersuchungen zur 3D-Beschichtung konnten bereits in Entwicklungsprojekten in der Automobiltechnik und im Korrosionsschutz verwendet und auf die spezifischen Anforderungen angepasst werden.
Die Veröffentlichung von Projektergebnissen erfolgt durch Vorträge bei der DFO-Fachausschusssitzung Stahl- und Multisubstrate am 26.09.2024 in Wuppertal beim und 1. Innovationstag von Innovent am 21.10.2024 in Jena.
