KTW Magnetron-Sputtern:
Die nächste Generation von superleichten Materialien

Maßgeschneiderte Komponenten mit individuellen Oberflächeneigenschaften dank eines High-End-Beschichtungsverfahrens. Hergestellt für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen.

Der Begriff „Sputtern“ (engl.: zerstäuben) bezeichnet in der Beschichtungstechnik das Herauslösen von Partikeln (Atomen, Ionen oder Molekülen) aus einem Festkörper-Target durch Ionenbeschuss.

Hierzu werden Ionen typischerweise aus einem Gas erzeugt und in Richtung des Targets beschleunigt. Dort kollidieren sie mit den Atomen des Targets. Die Ursprungsionen, sowie die gestörten Partikel bewegen sich durch das Material und kollidieren mit weiteren Atomen. Die meisten Ionen und getroffenen Atome verbleiben dabei im Material, jedoch wird ein geringer Teil der Atome durch diesen Prozess zur Oberfläche hin gestreut. Ein Teil dieser Partikel verlässt das Target und bewegt sich in Richtung des Substrats, um dort als Schicht zu kondensieren.

Beim Magnetron-Sputtern erzeugt man die notwendigen Ionen durch eine Gasentladung, die direkt vor dem Target brennt. Diese kann z.B. durch Anlegen einer elektrischen Gleichspannung bzw. durch eine Wechselspannung angeregt werden (DC-Sputtern bzw. RF-Sputtern). Im Fall der Gleichspannungsanregung besteht das Target aus einer Scheibe hochreinen Metalls, beispielsweise Titan. Beim RF-Sputtern können aber auch dielektrische Targets wie z.B. Titanoxid verwendet werden. Wird der Gasentladung ein reaktives Gas wie z.B. Sauerstoff hinzugefügt, führt dies zur Bildung von chemischen Reaktionsprodukten wie z.B. Oxiden.

Aufgrund der vergleichsweise hohen kinetischen Energien (Ek10 eV) der schichtbildenden Teilchen weisen gesputterte Schichten eine amorphe Mikrostruktur und eine hohe Packungsdichte (nahezu die des Festkörpers) auf.

Die thermische Belastung der Substrate während der Beschichtung ist kleiner als bei der konventionellen Bedampfung.

Wichtige Eigenschaften in der Übersicht

Wir haben jahrzehntelange Erfahrungen mit diesem Verfahren und nutzen diese Technologie bei der Fertigung von Titan Matrix Composites

Maßgeschneiderte Leichtbaukomponenten für fast jeden Zweck

Die Magnetron-Sputter-Technologie ist ein einzigartiges Verfahren zur Beschichtung kundenspezifischer Bauteile mit Titan und anderen hochfesten Metallen. Bei diesem Verfahren werden durch Ionenbeschuss im Vakuum Partikel aus einer Ausgangssubstanz herausgelöst, die zur Beschichtung eines beliebig geformten Objekts verwendet werden können. Nach dem Aufbringen behält die Beschichtung eine ähnliche Zusammensetzung wie ihr ursprüngliches Material.

Wir nutzen diese Technologie beispielsweise für unsere KTW-Titan-Matrix-Verbundwerkstoffe. Es ist jedoch auch möglich, Wolfram und andere Metalle zu beschichten, um andere Oberflächeneigenschaften als das Basiselement zu erzielen.

The Process

Sourcing

Fiber Coating

Trimming & Bundling

Hot Isostatic Pressing

Advantages

Disadvantages

Step by step process view

Die Verwendung von Titanlegierungen für die Beschichtung in Kombination mit 3D-Druck, maschineller Bearbeitung und Laserschweißen ermöglicht die Herstellung von leichten, belastungs-, temperatur- und korrosionsbeständigen Bauteilen, die gerade benötigt werden. Bei der Verwendung von Titan profitieren sie außerdem von der hohen Biokompatibilität des Metalls, was beispielsweise bei orthopädischen Implantaten von Vorteil ist.

Example: Connecting Rod

1. Bundle of coated fibers to be filled into especially designed component (lengthwise / spooled depending on direction of load)

2. Closing of component with end caps and vacuum welding

3. Hot isostatic pressing to achieve seamless material connection

4. Machining of component to finalize shaping and address surface requirements

KTW Technology verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in diesem Verfahren, das in zahlreichen Branchen Anwendung findet: Von der Luft- und Raumfahrt bis hin zu Automobilherstellern und überall dort, wo das Gewicht und die Stabilität von Komponenten ein wichtiger Faktor für die Funktionalität und Energieeffizienz des Endprodukts ist.

Technical Equipment Required

3D Printing provides new design and application option

Aktuelle Nachrichten

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