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Materialforschung Hauchdünne und bruchsichere Keramik soll mobile Elektronik schützen

| Redakteur: Franz Graser

Gerade doppelt so dick wie ein menschliches Haar fallen die transparenten, kratzfesten und formbaren Keramikschichten aus, die als Schutz für tragbare Elektronik dienen sollen. Die hierfür nötigen Verfahren entstehen unter der Projektleitung des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT).

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Formsache: Im Fraunhofer-Verbundprojekt CeGlaFlex entstehen extrem dünne, leicht verformbare, Schutzcover für OLEDS im Rolle-zu-Rolle Verfahren.
Formsache: Im Fraunhofer-Verbundprojekt CeGlaFlex entstehen extrem dünne, leicht verformbare, Schutzcover für OLEDS im Rolle-zu-Rolle Verfahren.
(Bild: Fraunhofer FEP, Dresden )

Der Einsatz von mobiler Elektronik, sei es ein Handy, Tablet oder Blutdruckmessgerät, steht und fällt mit der Qualität der Touch-Screen-Displays. Sie sollen nicht nur kratzfest, bruchsicher und chemisch beständig, sondern wegen des Trends zu individuell geformten smarten Endgeräten auch gut formbar sein.

Doch das stellt die Hersteller vor ein Dilemma. „Gehärtete Gläser besitzen nicht die nötige Formflexibilität, während gut formbare Kunststoffe sehr leicht verkratzen“, erklärt Christian Kalupka, Experte für Ultrakurzpulslaser am Fraunhofer ILT: „Als Alternative bieten sich transparente Keramiken an. Sie verfügen zwar über die gewünschten Eigenschaften, doch bisher gibt es sie nicht in den gewünschten Größen und es fehlen geeignete Bearbeitungsverfahren.“

Dies waren die Gründe für die Fraunhofer-Gesellschaft, um das interne Verbundprojekt CeGlaFlex (Prozesskette für formflexible, keramische und glasbasierte Schalt- und Displayelemente) zu starten. Es handelt sich dabei um „marktorientierte strategische Vorlaufforschung (MaVo)“, die bis 2020 Verfahren und Prozessketten entwickelt.

Als Ziele wurden die Herstellung dünner und leicht formbarer, transparenter Keramiken und Display-Laminate, die Verarbeitung transparenter Keramiken und Dünnglasverbünde, die sich ohne Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit verformen lassen, sowie die Herstellung integrierter Schalt- und Displayelemente auf flexiblen Substraten aus Keramik-Glasverbünden definiert.

Das Projekt verwirklicht die Prozesskette in fünf Fraunhofer-Instituten: Dünne, hochtransparente Keramiken entwickelt das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Dresden.

Strukturierungsprozess von Glas durch direkte Laserablation mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung.
Strukturierungsprozess von Glas durch direkte Laserablation mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung.
(Bild: Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert )

In Aachen entstehen am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT Verfahren zur präzisen mechanische Endbearbeitung (Schleifen, Polieren) der Oberflächen und Kanten von transparenten, dünnen Keramiken und Gläsern, während das benachbarte Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT sich um die Laserbearbeitung (Polieren, Strukturieren, Trennen) kümmert.

Die zum Beurteilen der Bauteilqualität wichtigen werkstoffkundlichen Prüfmethoden entwickelt das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale). Das Umsetzen der Verfahren geschieht abschließend am Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden, das marktfähige Demonstratoren baut.

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