Durch einen neuen Miniaturelektronenstrahler der Schweizer Firma ebeam by COMET hat das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP nun die technische Möglichkeit, 3D-Objekte sehr flexibel zu behandeln.

Elektronenstrahlen sind in vielen unterschiedlichen Anwendungen nützliche Helfer: Sie desinfizieren zuverlässig Saatgut, können feinste Strukturen zuverlässig verschweißen oder härten Dekorlacke aus. Meistens handelt es sich dabei um plane, flexible oder leicht gebogene Oberflächen. Die Behandlung von 3D-Objekten beliebiger Form und Größe mit homogenen Dosen von Elektronenstrahlen ist jedoch bis jetzt nicht so einfach möglich.

Am Fraunhofer FEP kombinierten nun Wissenschaftler einen Miniaturelektronenstrahler geschickt mit einem sechsachsigen Roboter, um beispielsweise auch Substrate mit komplexen Formen oder kugelförmige Objekte behandeln zu können.

„Der Miniaturelektronenstrahler bleibt bei diesem Verfahren stationär.“, erklärt Javier Portillo, Wissenschaftler am Fraunhofer FEP. „Die Objekte werden vom Roboter in der Bestrahlungszone so bewegt, dass die Oberfläche homogen behandelt wird. Hiermit generieren wir eine höchstmögliche Flexibilität bei der Nutzung von Elektronenstrahlen für 3D-Objekte.

Miniaturelektronenstrahler und Roboterhandling zur 3D-Elektronenstrahlbehandlung © Fraunhofer FEP, Fotograf: Jürgen LöselMiniaturelektronenstrahler und Roboterhandling zur 3D-Elektronenstrahlbehandlung © Fraunhofer FEP, Fotograf: Jürgen Lösel

Normalerweise benötigt man für die Behandlung von 3D-Objekten mehrere Elektronenstrahlquellen. Die Behandlung verläuft bei dieser Vorgehensweise nicht an allen Stellen zuverlässig homogen. Das Verfahren, ein Objekt vor dem Elektronenstrahler mehrachsig zu bewegen, kann hierbei einen Vorteil generieren. Auch die Elektronenstrahlbearbeitung von optischen Komponenten ist denkbar. Hier sind es vor allen hydrophile Oberflächen die ein breites Anwendungsspektrum finden. (Schutzbrillen mit Antibeschlageffekt, Streuscheiben, Antibeschlageffekt für Klimaanlagen, für Sensoren in der Medizintechnik ) Mit der neuen Technologie können die Wissenschaftler für Industriekunden maßgeschneiderte Prozesse entwickeln und unterschiedlichste, bereits bestehende Produktionslinien an die jeweiligen Anforderungen anpassen, um 3D-Objekte mit verschiedenen Geometrien bearbeiten zu können.

Die Symbiose aus Elektronenstrahl und Roboter-Handling kann Produktionsprozesse effektiver und kostensparender gestalten.

Die neue Technologie wird unter anderem auf dem 12. “Ionizing Radiation and Polymers Symposium” (IRaP), vom 25. – 30. September 2016, in Giens / Frankreich, von Javier Portillo vorgestellt.

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