Fraunhofer IST erhält FERCHAU-Innovationspreis

Pressemitteilung / 4.4.2011

Die Preisträger des Ferchau-Preises 2011.
© Fraunhofer IST
Die Preisträger des Ferchau-Preises 2011.

Effizientere Produktion: Ausgezeichnete Sonnenschutzschichten und Flugzeugturbinen

Gleich zwei Fraunhofer-Forscher haben beim Ferchau-Innovationspreis gewonnen: Mit dem ersten Platz wurde Dr. Bernd Szyszka vom Fraunhofer IST geehrt. Dr. Ingomar Kelbassa vom Fraunhofer ILT wurde für die Entwicklung einer effizienteren Herstellungsmethode für Flugzeugturbinen ausgezeichnet. Die insgesamt mit 22 500 Euro dotierten Auszeichnungen wurden am 4. April auf der Hannover Messe verliehen.

In diesem Jahr stand der Ferchau-Innovationspreis unter dem Motto »Das GUTE sparen – Energie, Material, Rohstoffe«. Mit der Auszeichnung werden neuartige Produkte, Verfahren und Prozesse geehrt, die einen Beitrag leisten zur Schonung von Ressourcen und Umwelt. Der mit 10 000 Euro dotierte erste Platz ging an Dr. Bernd Szyszka vom Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig. Er hat ein Modul entwickelt, welches das Beschichten von Spezialgläsern – etwa Sonnenschutzfenstern – wesentlich zeit- und energieeffizienter macht.

Sonnenschutzschichten effizienter herstellen

Draußen brennt die Sonne. Schnell staut sich die Hitze hinter Fensterscheiben und in den Innenräumen wird es unerträglich warm. Sonnenschutzbeschichtungen auf den Fenstern schaffen Abhilfe: Mehrere Schichten aus verschiedenen Materialien, unter anderem Titanoxid, sorgen dafür, dass das Glas die Hitze nicht durchlässt. Hergestellt werden solche Beschichtungen mit Sputteranlagen: Man schießt Edelgas-Ionen auf ein Target, beispielsweise Titan. Darin lösen sie zunächst eine Stoßkaskade aus – wie beim Billard stoßen sie dabei einige Atome an, die wiederum auf andere Atome prallen. Der Stoß wird tief in das Target hineingetragen. Einige Atome lösen sich aus dem Material und setzen sich unter anderem auf dem zu beschichtenden Substrat ab, etwa der Fensterscheibe. Atom für Atom entsteht so eine flächendeckende Schicht. Dr. Bernd Szyszka, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig, konnte gemeinsam mit seinem Team die Effizienz solcher Anlagen erheblich steigern – und erhält dafür den Ferchau-Preis. »Wir können bei gleicher Leistung 35 Prozent mehr Material herstellen«, fasst Szyszka zusammen. »Die Beschichtungsanlagen werden kostengünstiger und kompakter.« Ein weiterer Vorteil: Die erzeugten Schichten haben bessere Eigenschaften, so sind sie beispielsweise homogener. Die Oberflächenrauhigkeiten können um bis zu 60 Prozent gegenüber dem Standard reduziert werden.

Die Basis für diese Verbesserungen liegt in einer neuartigen Sputtertechnologie, dem cylindrical co-sputtern – C2. Szyszka und sein Team schießen nicht nur die üblichen Edelgasatome auf das Titan-Target, sondern zusätzlich Wismut-Atome. »Die Wismut-Atome legen sich auf die Titanoberfläche. Prallen die Edelgasatome darauf, werden die Wismut-Atome langsam in das Titan eingebaut«, erklärt Szyszka. Zieht man wieder den Vergleich zum Billard, wäre es, als lege man ein paar größere Kugeln hinzu. Trifft nun ein Edelgasatom auf die Oberfläche, »bremsen« die größeren Wismut-Atome den Stoß ein wenig ab, die Stoßkaskade dringt nicht so tief in das Titan ein, es geht weniger Energie verloren. Einen Prototypen der Sputteranlage hat Szyszka bereits realisiert, die Titantargets darin sind 75 Zentimeter lang. Innerhalb von zwei Jahren möchte der Wissenschaftler die Anlage so weiterentwickeln, dass sie Targets von 3,80 Meter Länge fasst. Solche Targetlängen sind bei der Herstellung von Sonnenschutz-Fenstern üblich.

Ferchau-Innovationspreis

Der Ferchau-Innovationspreis, der erstmals 2007 vergeben wurde, steht in diesem Jahr unter dem Motto »Das GUTE sparen – Energie, Material, Rohstoffe«. Der erste Platz ist mit 10 000 Euro, der zweite mit 7 000 Euro und der dritte Platz mit 3 000 Euro dotiert. Das Preisgeld von 20 000 Euro wurde in diesem Jahr erstmals um einen zusätzlichen Sonderpreis von 2 500 Euro für eine Innovation aus dem Mittelstand aufgestockt. Kooperationspartner des Wettbewerbs sind unter anderem die Fraunhofer-Gesellschaft, der Verein Deutscher Ingenieure e.V. mit seiner Initiative »Sachen-machen!« und die Wochenzeitung für Ingenieure VDInachrichten.