Entwicklung von Elektronenstrahlsystemen und -technologien

Wir nutzen Elektronen als vielseitiges Werkzeug. Die thermische Wirkung der Elektronen wird eingesetzt, um Metalle zu schweißen, zu verdampfen oder sie in der Randschicht zu modifizieren. Die chemisch-biologische Wirkung von Elektronen wird verwendet, um organische Materialien zu härten, in ihren Oberflächeneigenschaften zu verändern oder sie zu sterilisieren.

Thermische Elektronenstrahl-Prozesse, die auf der lokalen Erwärmung von Metallen aufgrund des Energieeintrages der Elektronen basieren, können zum Schweißen, Härten, für Mikrostrukturierungs- und Fügeprozesse sowie zum Verdampfen eingesetzt werden. Beim Schweißen erweist sich der Elektronenstrahl-Prozess als Verfahren mit dem derzeit geringsten Wärmeeintrag bei gegebener Schweißtiefe, und ist somit ideal geeignet, um thermisch anspruchsvolle Bauteile zu bearbeiten. Große Schweißtiefen und die Möglichkeit auch Materialkombinationen zu bearbeiten, machen ihn häufig zum Mittel der Wahl, wenn herkömmliche Laser versagen.

In nicht-thermischen Elektronenstrahl-Prozessen werden kontrolliert chemische und biologische Wirkungen an Materialoberflächen erzielt. Polymere und Lacke können gehärtet werden, Materialien mit chemischen Gruppen funktionalisiert und somit mit völlig neuen Oberflächeneigenschaften versehen werden. Wichtige Anwendungen niederenergetischer Elektronen basieren auf ihrer keimreduzierenden Wirkung. Eine bereits am Markt etablierte Methode ist das Saatgutbeizen. Es lassen sich aber auch Oberflächen von Medizinprodukten (Implantaten, Geräten), Verpackungen oder Lebensmittel und Futtermittel sterilisieren bzw. desinfizieren. Selbst empfindliche Materialien und Produkte können mit der umweltfreundlichen und materialschonenden Technologie innerhalb von Millisekunden bis Sekunden effizient desinfiziert oder sterilisiert werden.

Im Geschäftsfeld entwickeln wir sowohl Elektronenstrahl-Quellen für die unterschiedlichen Aufgaben, qualifizieren aber auch Elektronenstrahl-Prozesse für spezifische Anwendungen weiter.

Mit Elektronen verbessern wir Ihr Material und Ihr Produkt!

Unser Angebot

  • Entwicklung von Technologien für die oben genannten Arbeitsgebiete
  • Machbarkeitsstudien für konkrete Produkte
  • Pilotfertigung
  • Technologietransfer und Einführung der Verfahren in die Produktion
  • Unterstützung bei der Anlagenrealisierung für unsere Kunden

Anwendungsbeispiele

Thermische Elektronenstrahl-Prozesse:

  • Umschmelzen
  • Schweißen
  • Randschichtbehandlung (Härten, Umschmelzen, ...)
  • Perforieren
  • Oberflächenstrukturierung, Mikrobearbeitung
  • Verdampfen

 

Nicht-thermische Elektronenstrahl-Prozesse:

  • Sterilisieren/ Inaktivieren / Desinfizieren / Keimreduzieren
  • Lackhärtung
  • Polymermodifikation
  • Oberflächenaktivierung
  • Druckfarbentrocknung
  • Grafting
  • Abgasbehandlung
  • Elektronenstrahlinduzierte Deposition (EBID)/ Elektronenstrahlinduziertes Ätzen (EBIE)

Projekt ARIES

Accelerator Research and Innovation for European Science and Society

Teilchenbeschleuniger und die dazugehörigen Technologien werden in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Disziplinen eingesetzt und finden breite Anwendung in Bereichen wie Industrie, Gesundheitswesen, Energie, Umwelt, Sicherheit und Kulturerbe.
Künftige Beschleuniger werden eine höhere Energie und Strahlkraft benötigen, damit die Wissenschaftler*innen weiterhin die Grundbausteine des Universums erforschen können. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen zunächst neue Technologien und Materialien entwickelt werden, damit die Beschleunigerinfrastrukturen den Anforderungen der künftigen Forschung gerecht werden können.
In den letzten 5 Jahren haben dafür mehr als 40 Partner*innen aus Industrie und Wissenschaft im EU-Projekt ARIES (Accelerator Research and Innovation for European Science and Society) eng zusammengearbeitet, um neue Konzepte und Innovationen für Teilchenbeschleuniger und verwandte Technologien zu entwickeln. Das Fraunhofer FEP war mit seinen Kernkompetenzen in der Elektronenstrahltechnologie ebenfalls Teil des Konsortiums.
Innerhalb von ARIES entstand ein kostenfreier Online-Kurs für Studierende und Interessierte zum Thema Teilchenbeschleuniger und ihren industriellen und gesellschaftlichen Anwendungen. Dipl.-Phys. Frank-Holm Rögner erläutert die industriellen Anwendungen im Modul „Anwendungen“.

Zum Projekt ARIES: https://aries.web.cern.ch/about-aries
Über den gesamten Online-Kurs: http://mooc.particle-accelerators.eu