Mediante la combinación de tecnologías, su gama de aplicaciones puede ampliarse considerablemente. En el 48º taller del grupo de usuarios de plasma a presión atmosférica (ak-adp), celebrado en Chemnitz los días 9 y 10 de abril de 2025, se presentaron y debatieron numerosos ejemplos de combinación de plasmas atmosféricos con otras tecnologías. Expertos en plasma y usuarios de Alemania, Austria y Suiza se reunieron en este evento.
Las ponencias presentadas para debate se centraron en los procesos de limpieza y unión, las aplicaciones de los plasmas a presión atmosférica para la esterilización, la desinfección y los amplios efectos antimicrobianos, los recubrimientos de barrera de gas, los nuevos enfoques para la producción fotovoltaica de película fina y el pretratamiento superficial asistido por plasma de componentes de fundición a presión de aluminio. También se retomó el tema "Plasma a presión atmosférica e IA - ¡una simbiosis para el futuro!" y se continuó de forma orientada a la aplicación.
Un punto especialmente destacado del taller fue la continuación del concurso #ZukunftADP con la presentación de las ideas del concurso presentadas en 2025. El concurso se celebra cada dos años desde 2021. Se conceden copas y premios en metálico a las mejores propuestas.
Alrededor de 30 participantes en el acto
Las presentaciones
Sergey Stepanov, Fraunhofer IFAM Bremen, presentó ejemplos de "Combinaciones de procesos de limpieza en línea con plasmas de presión atmosférica (AD) para una adhesión fiable de revestimientos y adhesivos". Las ventajas de los plasmas AD son múltiples, incluido el hecho de que pueden integrarse en procesos en línea. Se pueden realizar tratamientos puntuales y de gran superficie, los costes y requisitos de espacio son moderados y el proceso AD en seco no requiere postratamiento. Para el pretratamiento de superficies muy contaminadas, es posible una combinación con el chorreado por succión al vacío, lalimpieza por nieve con CO2 o el tratamiento por láser. El ponente presentó los principios del proceso y explicó las ventajas y limitaciones de cada uno de ellos.
Julian Kraft, Fraunhofer ICT, Pfinztal, informó sobre "Procesos para la unión sostenible de materiales híbridos plásticos". Los revestimientos adhesivos a base de SiO2 desarrollados en el ICT permiten fabricar componentes híbridos con resistencias de interfaz técnicamente utilizables mediante el proceso de moldeo por inyección sin necesidad de utilizar imprimaciones. La estructura columnar de poros de SiO2 creada por el recubrimiento se infiltra con un polímero fundido, por ejemplo, que luego se solidifica y permite así una conexión de ajuste forzado. Como sólo algunas de las posibles estructuras columnares tienen las propiedades necesarias (porosidad, diámetro y altura de la columna, resistencia interna, etc.), se determinó el espacio de parámetros óptimo para la deposición a presión atmosférica. Las mediciones de la resistencia interfacial arrojaron valores de hasta >20 MPa. Las resistencias de unión medidas son comparables a las que pueden alcanzarse en el proceso de baja presión y difieren significativamente de los valores de las muestras no recubiertas.
Medicina
En su ponencia "Combinación de plasma atmosférico frío y agua activada por plasma en el contexto de la esterilización y desinfección", Christian Bäuml, relyon plasma GmbH, Regensburg, presentó la tecnología de plasma más moderna. El sistema MediPlas consta de dos componentes: el reactor MediPlas y el controlador MediPlas. El reactor puede utilizarse para generar compuestos reactivos de oxígeno y nitrógeno (RON, ozono, peróxido de hidrógeno, óxidos de nitrógeno) en una descarga de barrera dieléctrica (HDBD, Hybrid Dielectric Barrier Discharge). La composición y la concentración de los RON en la mezcla gaseosa pueden modificarse mediante el control activo de la potencia y la temperatura. El conductor es el generador de alta tensión optimizado. Con el ejemplo del agua activada por plasma producida con el MediPlas, que puede utilizarse para la esterilización y la desinfección, el conferenciante pudo demostrar las posibles aplicaciones. Las pruebas demostraron que, en función de la duración del tratamiento, se podía conseguir una reducción del recuento de células vivas de bacterias grampositivas y gramnegativas de más de 6 niveles logarítmicos.
Adrian Würzl, Innovent e.V., Jena, presentó "Recubrimientos antimicrobianos por pulverización de plasma frío para superficies de contacto y contaminación". Los recubrimientos cerámicos-metálicos de Al2O3pulverizados por plasma frío con un 2,5 % de cobre tienen un efecto antibacteriano y antivírico a largo plazo que se mantiene incluso después de las pruebas de lavabilidad y lixiviación. También pueden aplicarse a superficies rugosas con buena adherencia y resistencia a la abrasión. La porosidad, la resistencia a la abrasión y el grosor de la capa pueden ajustarse específicamente.
Tecnología energética
La "Producción de capas de barrera de gas mediante plasmas a presión atmosférica y procesos fotoquímicos" fue descrita por Patrick With, del Leibniz Institute for Surface Modification e.V. (IOM), Leipzig. Las capas de barrera de gas desempeñan un papel clave en la utilización de energías renovables. Protegen las tecnologías sensibles, como los módulos solares flexibles, de las influencias ambientales y prolongan así su vida útil. En la economía del hidrógeno, permiten almacenar y transportar hidrógeno de forma segura. En lugar de utilizar complejos procesos sol-gel para la conversión de precursores, el conferenciante informó sobre la fotoconversión con luz (V)UV de alta energía o plasmas a presión atmosférica. La fotoconversión, por ejemplo, puede utilizarse para producir películas finas amorfas de óxido metálico TiOx o FexOy. Tanto los chorros de plasma como las fuentes planas de descarga de barrera dieléctrica (DBD) son adecuados para la conversión de plasma. Las películas de SiOx producidas de este modo permiten reducir la tasa de transmisión de oxígeno (OTR) en un orden de magnitud. Parece realista seguir mejorando esta tecnología.
Adhesión
Las jeringas de vidrio se recubren con un revestimiento siliconizado al horno (EBS) por diversas razones (reducción de la fricción por deslizamiento, aumento de la resistencia química, estabilidad, resistencia a la rotura, superficie hidrófuga). El revestimiento reduce la adherencia de las juntas adhesivas de la cánula. En su artículo "Plasma-induced coating post-processing - modification and removal of baked-on siliconised coatings on glass substrates", Daniel Tasche, HAWK Göttingen, pudo demostrar que el tratamiento con plasma aumenta la adherencia de las uniones adhesivas debido al cambio químico de la superficie. El plasma atmosférico de no-equilibrio elimina el carbono de la superficie y acumula oxígeno de la atmósfera circundante. El tratamiento con plasma provoca la vitrificación de las capas de EBS (polidimetilsiloxano, PDMS), que se convierten en SiO2. La resistencia a la tracción de una cánula adherida aumenta hasta un tiempo de tratamiento con plasma de 300 segundos y luego alcanza la saturación. El tratamiento simultáneo de una bandeja con 176 jeringas se utilizó como ejemplo para demostrar la escalabilidad.
Peter van Steenacker, Tigres GmbH, ofreció una visión general del tema "Herramienta tecnológica plasma a presión atmosférica - combinaciones versátiles en aplicaciones industriales". Hoy en día, los sistemas de boquillas de plasma (chorros de plasma) se pueden diseñar en varios tamaños de salida, con salida ajustable, diferentes formas de boquillas o accesorios, así como boquillas múltiples y rotativas, con diferentes gases de proceso y para recubrimiento por plasma. Otras ventajas para muchas aplicaciones son un plasma prácticamente libre de potencial, una baja temperatura del plasma y un consumo moderado de energía. En comparación con la tecnología corona DBE, también es posible trabajar sin contraelectrodos. Utilizando el ejemplo de Sita Bauelemente, una empresa especializada en construcción y drenaje de tejados, von Steenacker pudo mostrar cómo las membranas de plástico y caucho para tejados pueden tratarse con plasma de forma eficiente y uniforme para mejorar sus propiedades de adherencia. Anteriormente, este paso se realizaba mediante imprimación manual, un proceso que requiere mucha mano de obra y que, además, entraña riesgos para la salud.
Modificación industrial de superficies
Simon Chwatal, de INO GmbH, Attnang-Puchheim, Austria, demostró el amplio potencial de aplicación de los procesos de plasma mediante "Dos ejemplos de modificación de superficies industriales con plasma a presión atmosférica: nuevos enfoques para la producción de película fina fotovoltaica y pretratamiento superficial asistido por plasma de componentes de aluminio fundido a presión". Mediante el uso de sistemas de plasma INO se consiguen ventajas en la producción de películas finas de perovskita, como una cristalización más rápida, una mayor eficiencia, el respeto al medio ambiente gracias a los materiales sin plomo y la escalabilidad. Sin embargo, los componentes de aluminio fundido a presión contaminados (por ejemplo, AW6082 fresado) también pueden limpiarse o activarse con plasma para mejorar la adherencia de uniones y revestimientos.
"Aplicaciones de los plasmas a presión atmosférica en la síntesis molecular: experimentos y simulaciones basados en datos" fue el tema de la ponencia de Dave Ahrens, enaDyne GmbH, Leipzig. Para poder procesarCO2, por ejemplo, a bajo coste, la empresa sigue el planteamiento de la catálisis por plasma no térmica, en la que las moléculas se excitan mediante plasma frío generado eléctricamente. Esto facilita considerablemente la síntesis química y permite la producción de productos químicos básicos "verdes", como el etileno o los e-combustibles, sin pérdidas de energía, por ejemplo debido al calor residual. Para la excitación selectiva de las especies gaseosas mediante plasma, es necesario armonizar con precisión un gran número de parámetros implicados. Para ello, EnaDyne utiliza algoritmos de regresión avanzados para modelizar los complejos procesos. En la presentación se mostraron ejemplos de cómo puede establecerse un diseño experimental basado en datos y eficiente en el tiempo. También se espera que la exploración eficiente del espacio de datos reduzca el tiempo de desarrollo a entre un 20 % y un 40 % del tiempo que cabría esperar con un enfoque aleatorio e iterativo.
Entrega de premios a los participantes en el concurso
#FutureADP: Ceremonia de entrega de premios a los participantes en el concurso
El punto culminante del taller fue la ceremonia de entrega de premios del concurso #ZukunftADP 2025 con la presentación de los trabajos presentados.
Cada dos años desde 2021, el concurso ha ofrecido la oportunidad de presentar pequeñas y grandes ideas, conceptos y mejores prácticas sobre plasmas atmosféricos en relación con
- Desarrollo de productos innovadores
- Generación de nuevas propiedades superficiales
- Protección del medio ambiente y sostenibilidad
- Ahorro de energía y generación de energía
- Tecnología médica y aspectos sanitarios
y debatirlas con expertos y usuarios potenciales. El contenido de las contribuciones será evaluado por un jurado compuesto por catedráticos, jóvenes científicos, representantes de la industria y prensa especializada.
En particular, se invita a participar a estudiantes, doctorandos, investigadores y representantes de la industria, así como a emprendedores/inventores y entusiastas del plasma con otros perfiles profesionales.
Además, la empresa DAS Environmental Expert (EE) GmbH ha donado un premio especial en el marco del concurso 2025, destinado explícitamente a honrar el aspecto de sostenibilidad de las soluciones innovadoras con plasma. DAS EE desarrolla y comercializa sistemas de tecnología medioambiental para la depuración del aire de escape y las aguas residuales en la industria de alta tecnología, contribuyendo así a mejorar la sostenibilidad en este sector. El plasma atmosférico se está imponiendo en este segmento como fuente de energía alternativa para el tratamiento de gases nocivos, que sustituirá a medio plazo a los quemadores alimentados con gas natural.
Todos los trabajos presentados al concurso han demostrado enfoques y soluciones con los que las aplicaciones del plasma pueden contribuir a mejorar la sostenibilidad. El jurado del concurso otorgó sistemáticamente altas puntuaciones en lo que respecta a la reducción de la contaminación ambiental y la consecución de la neutralidad climática. Los diversos campos de aplicación de las candidaturas iban desde la reactivación de catalizadores hasta la mejora de las baterías de los automóviles, pasando por la funcionalización de la arena del desierto para aplicaciones industriales y la separabilidad de los compuestos de láminas.
El ganador del premio a las ideas más interesantes y creativas con relevancia económica fue el trabajo de Manuela Ockel, FAU Erlangen-Nuremberg, Presidenta de FAPS, y Andre Borchers, Fraunhofer IKTS Forchheim, sobre el tema "La desventaja de las baterías de estado sólido es (todavía) la producción de SSB - la pulverización de plasma lo soluciona", según la votación del jurado de la investigación del plasma, la industria y la prensa especializada. El premio especial a la sostenibilidad se concedió a los empleados de la empresa enaDyne de Leipzig. Gracias a la simulación lograron mejorar la eficacia de su sistema de catálisis por plasma no térmico. Con este sistema, enaDyne ofrece un proceso práctico para la destrucción energéticamente eficiente de gases nocivos y la producción de gases de síntesis.
Entre las sesiones de conferencias y la tertulia de la noche, los participantes en el taller tuvieron ocasión de debatir y conversar animadamente. Establecer y mantener contactos es una parte importante del trabajo de ak-adp. Una visita guiada por la ciudad de Chemnitz amplió las impresiones y la información sobre el pasado y el presente de la Capital Europea de la Cultura 2025.
Entrega del premio especial
Resumen
Tanto los desarrollos tecnológicos actuales con plasmas atmosféricos presentados como, en particular, los nuevos trabajos del concurso #ZukunftADP 2025 muestran el potencial futuro de los plasmas a presión normal para desarrollos técnicos en todas las ramas de la industria. Las modificaciones de materiales y las funcionalizaciones de superficies contribuyen a la generación de energía sostenible, el desarrollo de baterías, la optimización de envases, el reciclaje, el suministro de materiales de construcción, el diseño de superficies y mucho más. La gestión prospectiva de la producción y la garantía de calidad mediante el aprendizaje automático y la IA también desempeñan un papel cada vez más importante.
