Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST Neue transparente Oberfläche, die nicht beschlägt

Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST stellt ein Verfahren vor, mit dem sich transparente, leitfähige – und somit auch beheizbare – Schichten herstellen lassen. Der wesentliche Vorteil gegenüber bisherigen Entwicklungen ist, dass die hergestellte Außenschicht niedrig emittierend ist. Das führt dazu, dass die Scheibe viel langsamer abkühlt. So kann sich Kondenswasser erst gar nicht bilden.

Bislang hat man ähnliche Schichten genutzt, die allerdings aus Zinnoxid bestehen. Der Nachteil ist, dass diese sowohl mechanisch als auch optisch noch unvollkommen sind. So können bei zu hohen Temperaturbelastungen, wie beispielsweise beim Glasbiegen, Risse entstehen. Daher kommen Zinnoxid-Schichten nur begrenzt industriell zum Einsatz.

»Unsere neue Schicht ist dagegen extrem stabil«, betont Dr. Bernd Szyszka, Abteilungsleiter Großflächenbeschichtung am Fraunhofer IST. »Temperaturen bis 900 °C sind kein Problem. Selbst wenn man die Schicht stark verbiegt, sie bleibt wie sie ist.« Die Beschichtung kann deshalb auch in großindustriellen Anlagen zum Einsatz kommen. Dort benötigt man häufig transparente Schutzheizungen, um die Prozesskette ungefährdet im Auge behalten zu können. Daneben ist die Entwicklung natürlich für den Automobilbereich, im Speziellen die Windschutzscheibe, sehr interessant.

Das neue Beschichtungssystem basiert auf nanokristallinem Indiumzinnoxid (ITO). Dieser Werkstoff ist mechanisch und chemisch viel stabiler als Zinnoxid. Zwar weiß man schon länger von den Vorteilen der ITO-Beschichtung, doch erst jetzt können solche Schichtsysteme industriell für eine viel größere Anwendungspalette hergestellt werden. Dazu nutzen die Fraunhofer-Forscher die HIPIMS-Technologie (High Power Impulse Magnetron Sputtering). Beim »Magnetronsputtern« schießen beschleunigte Edelgasionen Atome aus einer ITO-Platte heraus. Diese lagern sich im Vakuum auf dem gewünschten Substrat ab. »Beim HIPIMS setzen wir 1000 Ampere ein«, erklärt Szyzska. »Dadurch ionisieren wir das Material, die Schicht wird also aus Ionen aufgebaut.« Das verschafft den Ingenieuren einen wesentlichen Vorteil: Je nach Puls- und Leistungsbedingungen beim Sputtern können sie die Textur und die Morphologie der Schicht so einstellen, dass diese anschließend bei einem Temperprozess die gewünschten Eigenschaften erhält.

»Wir können die Schicht anschließend biegen und auch dreidimensionale Werkstoffe damit beschichten«, führt Dr. Bernd Szyszka weiter aus. Zudem könne der HIPIMS-Prozess bei Raumtemperatur ablaufen, so dass sich auch temperaturempfindliche Kunststoffe beschichten lassen.

Die IST-Forscher haben bereits einen Prototypen entwickelt, den man begutachten kann, eine ITO-Schicht auf einem Glasrohr. Nicht nur, dass die Schicht leicht beheizbar ist – ganz ohne störende Drähte, auch die gute Transparenz lässt sich sehen: Laut Angaben des Fraunhofer-Instituts hat die Schicht eine visuelle Transmission von mehr als 80 Prozent. Zudem ist die Beschichtung korrosions- und kratzfest. Sie bietet sogar Kratzschutz für Floatglas, einem speziellen Flachglas.