#ZukunftADP – Ideen­schmiede für Anwendungen atmosphärischer Plasmen

Interessante Vorträge zu vielfältigen Anwendungen atmosphärischer Plasmen standen im Mittelpunkt des ersten Tages des 43. Workshops im Grassi-Museum in Leipzig. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Überführung von technologischen Entwicklungen in die industrielle Anwendung. Atmosphärische Plasmen haben ihr Potenzial als innovative Lösungsansätze für sowohl lokale als auch großflächige Oberflächenbehandlungen schon vielfach unter Beweis gestellt. Das betrifft neben einer Vielzahl von technischen Anwendungen zur Oberflächenmodifizierung von Kunststoffen und Metallen, textilen Materialien und Kompositen auch Anwendungen in der Landwirtschaft im Vorernteprozess.

Vortrag des Referenten Peine-Paulsen Beispielhaft sei hier der Vortrag von David Hartung vom Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) Schkopau genannt. Er präsentierte Plasmatechnologische Untersuchungen für die Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen. Dabei lag der Fokus auf dem Grenzflächendesign der Faser-Kunststoff-Verbunde und der Faser-Plasmabehandlung für eine gute Anbindung an das Matrixmaterial. Es wurden verschiedene Plasmaquellen vergleichend getestet. Die entstandenen funktionellen Gruppen konnten mittels FTIR nachgewiesen werden. An Kohlenstofffaser-verstärkten Kunststoffen wurde mittels mikromechanischer Prüfverfahren die Rissausbreitung quer zur und in Richtung der Faserausrichtung bestimmt. Die Behandlung mit N2 konnte dabei als besonders effektiv nachgewiesen werden. Bei Naturfasern (Beispiel Flachs) wurde eine starke Hydrophilierung erreicht, wodurch eine eindeutige Erhöhung der Festigkeit des Verbundmaterials erreicht werden konnte.Ein gutes Beispiel für industriell umgesetzte Plasma-Technologie-Entwicklungen wurde von Jürgen Schmidt von Innovent e.V. Jena vorgestellt. Die für Leichtmetalle entwickelte Plasma-Chemische Oxidation wird in der Swarovski-Optik AG & Co KG für die Schwärzung von Magnesiumbauteilen für den Einsatz im optischen Gerätebau eingesetzt. Die Beschichtung liefert eine hochabsorbierende Oberfläche, die bei Fassungen und Gehäusen von optischen Systemen für die Minimierung von Fremd- und Streulichteffekten genutzt wird.

Großflächige Rolle-zu-Rolle-Prozesse sind in der Massenproduktion an der Tagesordnung. Auch hier finden atmosphärische Plasmen Anwendung. Spezielle Plasmaquellen ermöglichen die Behandlung von Rollenware wie z. B. Folien mit einer Breite bis 10 m und einer Prozessgeschwindigkeit von bis zu 1000 m/min. Dabei kann je nach Bedarf durch Variation der Plasmaparameter, Prozessgase und optional der Precursoren eine Aktivierung oder Beschichtung realisiert werden. Prof. Dr. Michael Thomas vom Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) Braunschweig konnte aus dem Netzwerk R2R NET heraus verschiedene nachhaltige Beispiele für Atmosphärendruck-Plasmaprozesse von Rolle zu Rolle – von Aktivierung bis Beschichtung wie die effektive Einstellung der Oberflächenenergie für nachfolgende Verarbeitungsprozesse, schmutzabweisende Holzdekore und klebstofffreies Fügen zeigen.

Eine für viele Workshop-Teilnehmer neue Anwendung atmosphärischer Plasmen stand im Mittelpunkt des Vortrages von Frau Dr. Henrike Brust. Am Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) Greifswald wird seit mehreren Jahren an Potenzialen und Herausforderungen von Plasmaanwendungen für die Landwirtschaft geforscht. Ziel ist die Einschränkung bzw. Minimierung von Chemikalieneinsatz wie Düngemittel und der Schutz vor Schädlingen und Mikroorganismen durch die Abtötung von Pathogenen. Mit Plasma können Stoffwechselprozesse beeinflusst werden. Die Saatgutbehandlung erfolgt mit direktem Plasma und / oder plasmabehandelter Luft. Plasmaaktiviertes Wasser eignet sich für die Behandlung wachsender Pflanzen.Ein Vortrag zu neuen Verfahren der Oberflächen- und Schichtcharakterisierung für die Qualitätskontrolle einer Plasmabehandlung beleuchtete die produktionsbegleitende optische Prüfung ultradünner SiOx-Beschichtungen. Umfangreiche Diskussionsmöglichkeiten im Rahmen der Präsentationen und Kaffeepausen wurden gern genutzt und beim etablierten Stammtisch fortgesetzt.

Der vom ak-adp 2021 zum ersten Mal ausgelobte Wettbewerb #ZukunftADP (www.ak-adp.de/zukunftsarena/" target="_blank">https://www.ak-adp.de/zukunftsarena/) fand 2023 seine Fortsetzung auf der Suche nach den Zukunftsthemen der Plasmaforschung und ihrer industriellen Nutzung. Die von Studenten und renommierten Wissenschaftlern eingereichten Beiträge wurden am 2. Workshop-Tag vorgestellt und prämiert. Der Sieger – Martin Leander Marxen von der Christian-Albrechts-Universität in Kiel – darf sich über eine finanzielle Unterstützung von 1000 Euro zur Fortsetzung seiner für die Energiewende relevanten Forschungsarbeiten zur „Reduktion von N2 und CO₂ zu höherwertigen Molekülen mittels plasmagestützter Elektrokatalyse“ freuen. Den zweiten Platz beim Zukunftswettbewerb erreichte ein Beitrag aus dem Hause Innovent. Oliver Beier, Jun Xu und Jürgen Schmidt präsentierten mit ihrer Wettbewerbseinreichung „Ressourcen- und umweltschonende Methoden zur Aktivierung von dielektrischen Oberflächen für eine nachfolgende chemische Metallisierung“ den Einsatz von Atmosphärendruckplasmen für die Aktivierung und Funktionalisierung von Oberflächen vor der chemischen Metallabscheidung. Den dritten Platz erhielten Madleen Westphal und Tobias Landgraff von der TH Lübeck mit einem Beitrag aus dem Bereich der additiven Fertigung „Atmosphärisch plasmabehandelte Polymergrundplatten im 3D-Druck von Kunststoffbauteilen“.

Preisträger #ZukunftADP Last, but not least, wurde der fachlich spannende Workshop durch einen Vortrag zur Datensicherheit unter dem Fokus aktueller Wirtschaftsspionage und Computersicherheit abgerundet – ein Thema, das jeden angeht und im Alltag ganz plötzlich hautnah betreffen kann. Wir leben im Informationszeitalter; Informationen sind quasi bares Geld. Dabei besteht heute eine kritische Abhängigkeit von jeglicher Infrastruktur. Die digitale Infrastruktur braucht analoge Kompetenz. Auch die Teilnahme an einer Spezialführung durch Teile der Restaurierungswerkstätten des Museums für Angewandte Kunst und des Museums für Völkerkunde war im Rahmen des Workshops möglich. Hier wurde das Potenzial von Plasmen als Werkzeug zur Restaurierung von musealen Objekten an konkreten Sammlungsstücken diskutiert. Eine weitere Zusammenarbeit mit den Restauratoren ist geplant.

Stammtisch Wir freuen uns auf weitere interaktive und informative Präsenzworkshops 2023! Beim nächsten ak-adp-Workshop am 27. und 28. September 2023 treffen sich Naturwissenschaftler und Mediziner in Göttingen und diskutieren den aktuellen Stand der Plasmamedizin auf dem Weg von der Forschung zur anwendungsreifen Therapie.

Vorschau: 45. ak-adp-Workshop 15.–16.11.2023 „Haftungsprobleme?! – Nicht mit Uns!“ in Bamberg. Gemeinsam zu mehr Nachhaltigkeit, Qualität und Wirtschaftlichkeit. Mit Podiumsdiskussion ak-adp-talk zum Thema Messtechnik + KI für Atmosphärendruckplasma-Technologien = innovative und nachhaltige Produktionsprozesse für eine sichere Zukunft.

Unter www.ak-adp.de finden Sie aktuelle Informationen zu den folgenden Workshops sowie die online-Anmeldung. Die Anmeldung von Ausstellungsständen und Postern ist nach Absprache möglich. Bitte beachten Sie die Deadline für die vergünstigte Anmeldung. „Mit Atmosphärenplasma die Energiewende gestalten – Impulse für Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit“ – zu diesem Workshop-Thema können für April 2024 Vorträge eingereicht werden.

Bei Interesse an Weiterbildungsveranstaltungen zu atmosphärischen Plasmen sprechen Sie uns bitte an. Termine für die 2-tägigen Seminare zur Plasmatechnik im Dreiklang aus Theorie, Praxis und Analytik können nach Bedarf vereinbart werden. Auch eine individuelle modulare Zusammenstellung der Fortbildung ist möglich.