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Im Rahmen eines Eigenforschungsprojektes konnten wir mittels additiver Fertigung ein funktionsfähiges Sputtermagnetron entwickeln, herstellen und erfolgreich an einer unserer Beschichtungsanlagen erproben.

Es gibt viele Anforderungen an die Materialien für ein Magnetron. So müssen die Materialien die am Target entstehende Wärme aushalten und abführen, die Druckgradienten innerhalb der Anlage aushalten und sie müssen für die hohen Spannungen geeignet sein. Bei klassischen Halbzeugen sind diese Anforderungen bereits gut erforscht aber insbesondere bei der additiven Fertigung sind sie stark vom Druckverfahren sowie von den Eigenschaften abhängig. Im Rahmen des Projekts sind verschiedene Verfahren (wie z. B. Stereolithographie, selektives Lasersintern sowie Laser- und Elektronenstrahlbasiertes Pulverbettverfahren) verglichen und bewertet worden.

Nach dem Vergleich der einzelnen Verfahren sowie nach Bewertung verschiedener Testkörper wurde ein kleines Magnetron konstruiert und mittels additiver Fertigung produziert. Die Fertigung fand in Zusammenarbeit mit lokalen Unternehmen sowie anderen Fraunhofer-Instituten statt. In dem finalen Demonstrator wurden nicht nur die metallischen Teile gedruckt, sondern auch die Isolatoren und ein Großteil der Magneten. Wir waren nicht nur in der Lage, das Magnetron noch kompakter zu gestalten, sondern konnten die Anzahl der Teile auch reduzieren, weil wir z. B. die Kühlkanäle direkt in den Hauptkörper integriert haben. Der Einsatz von additiver Fertigung hat dabei auch zu einer Verkürzung der Produktionszeit geführt. Die Nachbearbeitung der einzelnen Teile fand bei uns im Haus statt.

Das Projekt wurde mit einem Praxistest beendet, bei dem wir in der Lage waren, erfolgreich Kupfer abzuscheiden. Wir wollen die neuen Möglichkeiten der additiven Fertigung auch in Zukunft nutzen, um weitere Funktionalitäten wie z. B. hocheffiziente Kühlstrukturen, komplexe magnetische Geometrien und vieles mehr in unseren Schlüsselkomponenten einzusetzen.