Dünnschichtverfahren

Unser Leistungsangebot

Dünne Schichten werden für elektronische Anwendungen, für den Verschleiß- und Korrosionsschutz sowie für optische und strukturelle Applikationen genutzt. Die Funktionalisierung solcher Schichten mittels Laserstrahlung ermöglicht die Realisierung ressourcen- und energieeffizienter Fertigungsprozesse bei minimaler thermischer Belastung des Werkstücks. Die Ortsselektivität sowie die inline-Fähigkeit eröffnen neue Möglichkeiten in der Gestaltung neuer Produkte und Produktionsprozesse.

Das Leistungsangebot umfasst Machbarkeitsstudien zu kundenspezifischen Aufgabenstellungen, Integration der Laserfunktionalisierung in den Fertigungsprozess sowie die Beratung bei der Konzeption von Prozessen und Anlagen.

Polymerschichten für Korrosions- und Verschleißschutz.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Polymerschichten für Korrosions- und Verschleißschutz.
Gedruckte und laserfunktionalisierte DMS auf Polymerfolien.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Gedruckte und laserfunktionalisierte DMS auf Polymerfolien.
Benetzung auf unbehandelter und  laservorbehandelter Oberfläche.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Benetzung auf unbehandelter und laservorbehandelter Oberfläche.

Funktionale Schichten für elektronische Anwendungen

  • Selektive Kontaktvergoldung
  • Multimaterial-Schichten für bauteilverbundene Sensorik und Aktorik
  • Elektroden für Li-Ion-Batterien

Verschleiß-/Korrosionsschutz und Tribologie

  • Nanokeramische Schichten
  • Polymere Schichten
  • Gleitlacke

Optische und strukturelle Anwendungen

  • Antireflex-Schichten
  • Karbonfaser-Herstellung

Broschüren

Unsere Broschüren vermitteln einen schnellen Einblick in unsere Leistungsangebote. Detaillierte Informationen und einzelne Projektergebnisse finden Sie auch im Reiter »Projektergebnisse«.

 

»Laserverfahren für tribologische Beschichtungen und Korrosionsschutz«

 

»Thin Film Laser Processing«

 

»Functional Layers for Electronic Applications«

 

»Lasertechnik für Instandsetzung und Funktionalisierung«

 

»Laserprozesse für die effiziente Herstellung von Energiespeichern«

Videos

 

Fraunhofer-Leitprojekt Go Beyond 4.0

Digitale Fertigung in der Massenproduktion

Branchen

Lasertechnik trägt in unterschiedlichen Branchen zur Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen bei. Ob als Werkzeug in der Automobilfertigung, als Messmittel im Umweltbereich, als Diagnose- oder Therapieinstrument in der Medizintechnik oder als Kommunikationsmedium in der Raumfahrttechnik, der Laser bietet vielfache Einsatzmöglichkeiten mit hoher Produktivität und hoher Effizienz.

Auf den Branchen-Webseiten finden Sie weitere Informationen und eine Auswahl aus unserem Angebot.

 

Forschen Sie mit uns!

Bei Fragen zu übergreifenden Themen nehmen Sie einfach Kontakt mit uns auf! Unsere Ansprechpartner stehen Ihnen gerne zur Verfügung.

Publikationen

Mertin, J., Rozibakieva, T., Vedder, C., Stollenwerk, J.,
Laser curing of digitally printed polymer-silver composite conductive tracks on polycarbonate substrates.
Coatings 13, 10- (2023)
https://doi.org/10.3390/coatings13010010 (Open Access)

Ünal-Saewe, T., Vedder, C., Vervoort, S., Schleifenbaum, J.H. :
Digital Twins in the Product Life Cycle of Additively Manufactured Components.
In: Frenz, W. (eds) Handbook Industry 4.0. Springer, Berlin, 491–501, (2022).
https://doi.org/10.1007/978-3-662-64448-5_25

Maischner, D., Weisheit, A., Rass, I., Kolberg, J., Kolberg, T.,
Laser based metallization of materials with low wettability for joining of hybrid material combinations.
LÖT 2022, 13th International Conference on Brazing, High Temperature Brazing and Diffusion Bonding, 21-23.6.22, Aachen, Germany.
DVS-Berichte 38, 221-225 (2022)

Fink, S., Dahmen, L., Vedder, C., Stollenwerk, J.:
Laser-based, direct formation of thin copper-nickel alloy films with low thermal coefficient of resistivity.
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 132(20), 205301- (2022)
https://doi.org/10.1063/5.0124000 (Open Access)

Scheld, W., Lobe, S., Uhlenbruck, S., Dellen, C., Sohn, Y., Hoff, L., Vondahlen, F., Guillon, O., Fattakhova-Rohlfing, D.:
Rapid thermal sintering of screen-printed LiCoO2 films.
THIN SOLID FILMS 749, 139177- (2022)
http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2022.139177

Scheld, W., Lobe, S., Dellen, C., Ihrig, M., Häuschen, G., Hoff, L., Finsterbusch, M., Uhlenbruck, S., Guillon, O., Fattakhova-Rohlfing, D.,
Rapid thermal processing of garnet-based composite cathodes.
Journal of Power Sources 545, 231872- (2022)
http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231872

Fink, S., Lübben, J., Schneller, T., Vedder, C., Böttger, U.:
Impact of the processing temperature on the laser-based crystallization of chemical solution deposited lead zirconate titanate thin films on short timescales.
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 131(12), 125302- (9 S.) (2022)
https://doi.org/10.1016/10.1063/5.0084953 (Open Access)

Dahmen, M., Vedder, C., Baek, S., Stollenwerk, J.:
Dual-beam Laser-based Processing of Tribological Polymer Coatings.
12th CIRP Conference on Photonic Technologies [LANE 2022], 4-8 September 2022, Fürth, Germany - (2022)

Dahmen, M., Vedder, C., Speckens, M., Stollenwerk, J., Loosen, P.,
Influence of surface preheating and pretreatment on the adhesion of laser-melted PEEK to aluminum substrates.
SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY 448
128922- (2022)
https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128922

Hoff, L.C., Scheld, W.S., Vedder, C., Stollenwerk, J.:
Laser sintering of ceramic-based solid-state battery materials.
SPIE LASE, 2022, San Francisco, California, 22 January - 28 February 2022
San Francisco, California, United States. Proceedings Volume 11989, Laser-based Micro- and Nanoprocessing XVI; 119890E (2022)
https://doi.org/10.1117/12.2607752

Rehberger, M., Mertin, J., Vedder, C., Stollenwerk, J., Schleifenbaum, J.,
Rotation Grids for Improved Electrical Properties of Inkjet-Printed Strain Gauges.
Sensors 22, 6119- (2022)
http://dx.doi.org/10.3390/s22166119 (Open Access)

Hoff, L.C., Scheld, W.S., Vedder, C., Stollenwerk, J., Lobe, S., Uhlenbruck, S.:
Laser sintering of ceramic-based solid-state battery materials.
WLT/Lasers in Manufacturing Conference 2021, International Congress Center, Munich, Germany.
Proceedings of World of Photonics, (7 S.), (2021)

Fuchs, F., Vedder, V., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Determination of the temperature dependent optical properties of amorphous silicon thin films at elevated temperatures.
OPTICS EXPRESS 29, 41356-41362 (2021)
https://doi.org/10.1364/OE.437507

Vervoort, S., Rehberger, M.:
Integration of printed electronics into Laser Powder Bed Fusion parts.
ASTM ICAM 2020

Rehberger, M., Noll, M.:
DMS-Sensoren aus dem 3D-Druck mit Low-Power-Funk-Telemetrie.
Elektronik-Praxis 17, 46-48 (2020)

Rehberger, M., Vedder, C., Schleifenbaum, J.H.:
Challenges and Opportunities for Laser-based Additive Manufacturing of Strain Sensors.
WLT/LiM Lasers in Manufacturing Conference 2019 Munich, June 24 - 27, 2019.
Proceedings of World of Photonics, (8 S.) (2019)

Völl, A., Wollgarten, S., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Application specific intensity distributions for laser functionalization of (nano-)ceramic coatings as wear protection.
WLT/LiM Lasers in Manufacturing Conference 2017. Munich, June 26-29 2017.
Proceedings of World of Photonics, (8 S.), (2017)

Sändker, H., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Laser-based process for polymeric tribological coatings on lightweight components.
SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY 332
391-398 (2017)
http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.06.075

Opitz, M., Go, D., Lott, P., Müller,S., Stollenwerk, J., Kuehne, A., Roling, B.:
On the interplay of morphology and electronic conductivity of rotationally
spun carbon fiber mats.
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 122, 105104- (2017)
http://dx.doi.org/10.1063/1.5001509

Sändker, H., Stollenwerk, J., Loosen, P.:
Laser-based Process for Polymeric Coatings on Temperature-Sensitive Metallic Components.
WLT/LiM Lasers in Manufacturing Conference 2017. Munich, June 26-29 2017.
Proceedings of World of Photonics, (6 S.) 1-6 (2017)

Bilandžić, M. , Wollgarten, S. , Stollenwerk, J. , Poprawe, R. , Esteves-Oliveira, M. , Fischer, H.:
Glass-ceramic coating material for the CO2 laser based sintering of thin films as caries and erosion protection.
DENTAL MATERIALS 33
995-1003 (2017)
http://dx.doi.org/10.1016/j.dental.2017.06.008

Buling, A., Sändker, H., Stollenwerk, J., Krupp, U., Hamann-Steinmeier, A.:
Laser Surface Pretreatment of 100Cr6 Bearing Steel - Hardening Effects and White Etching Zones.
APPLIED SURFACE SCIENCE 378, 564-571 (2016)
https://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.03.088

Sändker, H., Stollenwerk, J., Hofmann, J., Loosen, P.:
Laser beam propagation and energy deposition in particulate PEEK layers.
Proceedings of World of Photonics. WLT/ LiM Lasers in Manufacturing, München, 22.06.-25.06.2015 1-9 (2015)

Lott, P., Stollenwerk, J., Wissenbach, K.:
Laser-based production of carbon fibers.
Proceedings 33rd ICALEO International Congress on Applications of Lasers & Electro–Optics, October 19-23, 2014, San Diego, CA, USA. Paper M 602, (6 S.) (2014)
https://doi.org/10.2351/1.4906476

Chen, X., Yagi, M., Akiyama, Y., Machida, O., Ohta, E., Meixner, M.: Stollenwerk, J., Boettger, U., Schneller, T.:
Fabrication of multilayer Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 film crystallized by laser annealing.
Japanese Journal of Applied Physics 52 (4), (S.9) (2013)
https://doi.org/10.7567/JJAP.52.09KA06

Hartmann, C., Hambach, N., Jüngst, M., Keller, S., Holtkamp, J., Gillner, A.:
High density perforation of thin Al-foils with ultra short pulse lasers
Proc. of LAMP2013 - the 6th Int. Congr. on Laser Advanced Materials Processing (4 S.) (2013)
Journal of Lasers Micro/NanoEngineering 8(3), 266-270, (2013)
https://doi.org/10.2961/jlmn.2013.03.0013

Hawelka, D., Stollenwerk, J., Pirch, N., Wissenbach, K., Loosen, P.:
Improving surface properties by laser-based drying, gelation, and densification of printed sol-gel coatings.
Journal of Coatings Technology and Research 10, (8 S.) (2013)
https://doi.org/10.1007/s11998-013-9516-0

Stollenwerk, J.:
Energie- und ressourceneffiziente Funktionalisierung temperaturempfindlicher Substrate
Laser Mag. 2013, 8-9 (2013)

Hawelka, D., Stollenwerk, J., Pirch, N., Wissenbach, K.:
Improving Surface Properties by Laser-based Drying, Gelation and Densification of Printed Sol-Gel Coatings
Proc. 16th International Coating Science and Technology Symposium,
September 9-12 2012, Midtown Atlanta, GA, 187-190 (2012)

Meixner, M., Stollenwerk, J., Wissenbach, K.:
Production of silver conductive paths by laser processing.
ICALEO: 31. Int. Congress on Applications of Lasers and Electro- Optics, September 23-27, 2012. International Congress on Applications of Lasers & Electro–Optics,  Anaheim, CA, USA, (5 S.) (2012)
https://doi.org/10.2351/1.5062476

Vedder, C., Stollenwerk, J., Wissenbach, K.:
Process monitoring and control for laser-based thin film treatment.
ICALEO: 31. Int. Congress on Applications of Lasers and Electro- Optics, September 23-27, 2012. International Congress on Applications of Lasers & Electro–Optics,  Anaheim, CA, USA, (7 S.) (2012)
https://doi.org/10.2351/1.5062444

Hawelka, D., Stollenwerk, J., Pirch, N., Büsing, L., Wissenbach, K.:
Laser based inline production of wear protection coating on temperature sensitive substrates.
Physics Procedia 12, 490-498 (2011)
https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.03.060 (Open Access)

Vedder, C., Stollenwerk, J., Pirch, N., Wissenbach, K.:
Laser-based manufacturing of metallic conducting paths.
ICALEO 30. Int. Congr. on Applications of Lasers and Electro-Optics, October 23-27, 2011. M804, (5 S.) (2011)

Vedder, C., Stollenwerk, J., Wissenbach, K., Pirch, N.:
Laser-based production of metallic conducting paths.
Phys. Proced. 12, 252-260, (2011)
https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.03.131

Ganser, D., Gottmann, J., Mackens, U., Weichmann, U.:
Pulsed laser deposition of fluoride glass thin films
Appl. Surface Sci. 257, 954-959, (2010)
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.100

Gasser, A., Meiners, W., Weisheit, A., Willenborg, E., Stollenwerk, J., Wissenbach, K.:
Maßgeschneiderte Oberflächen und Bauteile. Teil 1.
Laser Technik Journal 7 (4), 47-53 (2010) 
https://doi.org/10.1002/latj.201090061

Gasser, A., Meiners, W., Weisheit, A., Willenborg, E., Stollenwerk, J., Wissenbach, K.:
Maßgeschneiderte Oberflächen und Bauteile. Teil 2.
Laser Technik Journal 7(6), 22-26 (2010)
https://doi.org/10.1002/latj.201090087

Hawelka, D., Stollenwerk, J., Pirch, N., Wissenbach, K.:
Laser based production of thin wear protection films
ICALEO 2010. 29th International Congress on Applications of Lasers & Electro Optics, Anaheim/Ca., September 26-30, 2010. Paper 1709 (6 S.) (2010)
https://doi.org/10.2351/1.5062088

Trusheim, D., Schulz-Ruhtenberg, M., Hernandez, J. L., Uruena, A., Krantz, S., Morilla, C., Sarnet, T., Olowinsky, A.:
Damage-less laser ablation of thin films for silicon solar cells
Proc. of the 5th Int. WLT-Conf. on Lasers in Manufacturing 2009, Munich, June 15-18, 2009. Ed. by A. Ostendorf [u.a.]
Stuttgart: AT Fachverl. (5 S.) (2009)

Vedder, C., Stollenwerk, J., Pirch, N., Wissenbach, K.:
Production technology for transparent and conducting nano layers
Proc. of the 27th Int. Conf. on Applications of Lasers and Electro-Optics 2008, ICALEO, Temecula/CA. October 20th-23rd, Paper N303, (5 S.) (2008)
https://doi.org/10.2351/1.5061416

 

Oberflächenmesstechnik

Benetzung auf unbehandelter und  laservorbehandelter Oberfläche.
© Fraunhofer ILT, Aachen.
Benetzung auf unbehandelter und laservorbehandelter Oberfläche.

Bei der Entwicklung von Laserverfahren ist die Charakterisierung der beteiligten Materialien von zentraler Bedeutung. Dazu stehen am Fraunhofer ILT modernste Prüfgeräte zur Verfügung, an welchen neben der Verfahrensentwicklung auch Messaufträge durchgeführt werden.

Das Leistungsangebot Oberflächenmesstechnik umfasst dabei die Durchführung kundenspezifischer Messaufgaben zur Materialcharakterisierung, sowie die Aufbereitung und Interpretation der Messdaten.

Materialanalyse

  • XRD (D8 Advance, Bruker)
  • REM / EDX (Apreo 2 C LoVac, ThermoFisher Scientific)
  • Kontaktwinkelmessgerät (Mobile Surface Analyzer, Krüss GmbH & OCA 20, DataPhysics Instruments GmbH)

Optische Charakterisierung

  • UV-Vis-NIR Spektrometer (Lambda 1050 UV / Vis / NIR Spectrophotometer, Perkin Elmer)
  • MIR-Spektrometer (Frontier MIR Spectrometer, Perkin Elmer)

Elektrische Charakterisierung

  • 4-Punkt-Widerstandsmessgerät (Loresta & SCS 4200, Keithley)

Mechanische Charakterisierung

  • Tribometer (TRB MZKO, Anton Paar)
  • Härtemessgerät (Picoindentor HM500)

Schichtdickenmessung

  • Kalottenschleifgerät (KSG110, INOVAP)
  • Wirbelstrommessgerät (MiniTest 740, Schneider Messtechnik)

Oberflächenrauigkeit

  • Weißlichtinterferometer (NewView 7300, ZygoLOT)
  • Laser Scanning Microscope (VK-9700, Keyence)
  • Taktiles Profilometer (DektakXT, Bruker)