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Direct Laser Interference Patterning Funktionalisierung von Steckverbindern: Neue Ära in der Serienfertigung

Von Kristin Rinortner 5 min Lesedauer

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SurFunction hat mit der Technologie-Plattform ELIPSYS die Leistungsfähigkeit, Geschwindigkeit und Robustheit der bisherigen Systeme zur Oberflächenstrukturierung verbessert und eine völlig neue Ära in der Oberflächenfunktionalisierung nach dem Vorbild der Natur eingeläutet. Die Anlage hatte auf der Blechexpo 2023 Weltpremiere.

In-line-Oberflächenfunktionalisierung: Die SurFunction-Geschäftsführer und Mitbegründer Ralf Zastrau (li.) und Dr. Dominik Britz bei der Vorstellung der Plattform ELIPSYS (Hintergrund) auf der diesjährigen Blechexpo.(Bild: SurFunction)
In-line-Oberflächenfunktionalisierung: Die SurFunction-Geschäftsführer und Mitbegründer Ralf Zastrau (li.) und Dr. Dominik Britz bei der Vorstellung der Plattform ELIPSYS (Hintergrund) auf der diesjährigen Blechexpo.
(Bild: SurFunction)

Oberflächenstrukturen spielen eine entscheidende Rolle für die Leistungsfähigkeit nahezu aller technischen Komponenten. Vorbilder finden sich in der Natur, beispielsweise die Antihaft-Eigenschaften der Lotus-Pflanze oder die schillernden Farbeffekte auf Schmetterlingsflügeln. Dies ist nur möglich durch komplexe Mikro- und Nanostrukturen.

Die Nachbildung dieser natürlichen Phänomene war bislang eine Herausforderung, da die wirtschaftliche Fertigung in industriellen Maßstäben nicht gelang. Dies lösten bahnbrechende Forschungsarbeiten in den letzten Jahrzehnten von Prof. Dr. Frank Mücklich und Prof. Dr. Andrés Fabián Lasagni, die in der Erfindung des DLIP-Verfahrens „Direct Laser Interference Patterning“ resultierten.

Flächige Oberflächenstrukturierung auf mikroskopischer Ebene per Laser

Mit DLIP gelingt eine flächige Oberflächenstrukturierung auf mikroskopischer Ebene. Dazu werden zwei oder mehrere Laserstrahlen überlagert, die ein Interferenzmuster bilden. Auf Flächen so groß wie der Strahldurchmesser – also im Bereich von Quadratmillimeter bis Quadratzentimeter – lassen sich so periodische Mikro- oder Nano-Muster in die Oberfläche einprägen. Mit einem „Schuss“ können so Millionen bis Milliarden kleiner Strukturen auf einmal erzeugt werden, die sich flexibel einstellen lassen. Das gelingt über große Oberflächen hinweg, ähnlich wie ein Stempel ein bestimmtes Muster überträgt.

Das ist der Trick, um komplexe Oberflächenstrukturen (z.B. antihaftend, antibakteriell, energieeffizient, reibungsarm, elektrisch hochleitend oder fälschungssicher) besonders schnell und wirtschaftlich zu erzeugen.

Direct Laser Interference Patterning: Industrielle Anwendungen

Die Weiterentwicklung der DLIP-Technologie durch das Start-up SurFunction hat nun eine Tür für die industrielle Anwendung in verschiedenen Industriezweigen aufgestoßen.

Die neue Klasse von DLIP ist die Technologie-Plattform ELIPSYS. Der Name steht für „Extended Laser Interference Patterning System“ und eröffnet nicht nur neue Einsatzfelder, sondern bietet auch die Integration von KI-gesteuerten Modellen, anderer komplementärer Technologien, den verstärkten Einsatz von Robotik sowie die Industrialisierung von Femtosekunden-Lasersystemen für eine extrem präzise Oberflächenbearbeitung.

Nachgefragt bei Dr. Dominik Britz, SurFunction

Herr Dr. Britz, DLIP ist ein inzwischen etabliertes Verfahren zur Oberflächenfunktionalisierung mittels Laser im Mikro- und Nanometer-Bereich. Was ist das Neue an ELIPSYS?

ELIPSYS ist eine völlig neue Generation der DLIP-Technologie und kombiniert eine Vielzahl von Vorteilen in einer kleinstmöglichen, modularen optischen Einheit: Das sind einerseits extreme Geschwindigkeiten, die bis zu 1000-mal besser sind. Andererseits ist die Anlagentechnik maximal robust für den industriellen Einsatz durch eine bis zu 100-fach höhere Tiefenschärfe als auch die Möglichkeit, die neueste Lasertechnologie bis in den Femto-Sekundenbereich einzusetzen. Weitere Vorteile sind die Kompatibilität zu anderen, komplementären und konventionellen Oberflächenverfahren. Bestehende DLIP-Anwendungen arbeiten damit nicht nur noch effizienter, sondern es können auch ganz neue Anwendungsbereiche erschlossen werden – zum Beispiel auch in der direkten Robotik-Applikation. Die ELIPSYS-Klasse stellt damit eine völlig neue Oberflächengeneration dar.

Wo sehen Sie die spezifischen Besonderheiten?

Durch die enorme Tiefenschärfe und Robustheit können nun auch komplexe Geometrien und gekrümmte Oberflächen einfach bearbeitet werden. Außerdem ist die ELIPSYS-Klasse so ausgelegt, dass sie über den Einsatz von KI die Effizienz bei der Entwicklung und Qualitätssicherung massiv verbessern kann.

Welche Anwendungen sind denkbar?

Neben den bereits etablierten Anwendungen im Bereich der Steckverbinder können wir nun auch Buchsen bearbeiten. Auch die Themen Oberflächenaktivierung für Fügeprozesse oder die Erhöhung der Dichtigkeit gegenüber Medien sind mit ELIPSYS insbesondere für die Elektronikindustrie Themen, die zunehmend Anwendung finden und eine enorme Nachfrage generieren.

Das Verfahren ist bereits in ersten Anlagen implementiert. Können Sie hier ein Beispiel nennen?

Durch die erste modular integrierbare DLIP-Serienlage „E 960 C1“, die wir Anfang des Monats auf der Blechexpo als Weltpremiere vorgestellt haben, wird der Einsatz der Technologie in der Serienanwendung noch einfacher, sicherer und kostengünstiger. Nach wie vor ist die Steckverbinderindustrie einer der Hauptanwender. Insbesondere das Thema Reibung und Verschleiß wird aber immer stärker auch für andere Anwendungen rund um die Elektronikindustrie nachgefragt. Ein aktuell allgegenwärtiges Thema ist zudem die Substitution von PFAS – die nach wie vor in unserer Elektroindustrie eine wichtige Rolle spielt. Mit ELIPSYS helfen wir auch in diesem Segment eine biologische und somit nachhaltige Transformation zu gestalten.

Das Interview führte Kristin Rinortner.

Die Plattform zeichnet sich laut Hersteller durch eine um bis zu 1000-fach höhere Geschwindigkeit und Effizienz sowie um eine bis zu 100-fach höhere Flexibilität und Toleranz aus. Konzipiert als In-Line System, bietet die Anlage eine nahtlose Erweiterung für bestehende Produktionsketten und ermöglicht die Einführung neuer Produktklassen, die für aktuelle und zukünftige Generationen von Serienprodukten unerlässlich sind. Die Integration der neuesten Generation patentierter DLIP-Optiken durch SurFunction garantiert hierbei maximale Wirtschaftlichkeit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit.

Funktionalisierung von Steckverbindern und Halbzeugen

Die neue Technologie zur Funktionalisierung von Steckverbindern und Halbzeugen wird in den kommenden Monaten schrittweise in den Markt eingeführt. Weltpremiere feierte die erste Serienanlage ihrer Art „E 960 C1“ (entwickelt in Kooperation mit Noxon Automation) auf der Blechexpo im November 2023. Mit ihr sind Funktionalisierungen in Form kontrollierter Oberflächenqualitäten, die Optimierung von tribologischen Eigenschaften und die Reduktion von Steck- und Ziehkräften bei Steckverbindern im signifikanten zweistelligen Prozentbereich möglich. Verwendet werden eine neue Klasse von leistungsfähigen DLIP-Optiken.

Leitkongress zu Trends und Einsatz moderner Steckverbinder

Der Anwenderkongress Steckverbinder beleuchtet praxisorientiert technische Aspekte beim Design und Einsatz moderner Steckverbinder. In Praxis-Workshops vermitteln hochkarätige Experten elektrotechnische Grundlagen, spezifisches Knowhow und helfen bei der Auswahl des richtigen Steckverbinders.

Der Kongress ist eine in Europa einzigartige Veranstaltung, die sich den Themen rund um das Steckverbinder-Design, Design-in, Werkstoffe, Qualifizierung und Einsatz von Steckverbindern widmet.

Jetzt informieren

Ein besonderes Merkmal der „E 960 C1“ ist die Bandführungsgeschwindigkeit von mehreren Metern pro Minute. Diese Geschwindigkeit verhindert Engpässe in laufenden Produktionsprozessen und stellt eine wertvolle Ergänzung für verschiedene Fertigungsszenarien dar. Darüber hinaus bietet das System Flexibilität durch anpassbare Peripherieoptionen, einschließlich In-Line Monitoring.

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„Unsere Anlage setzt nicht nur auf die jahrelange Erfahrung in Optik- und Systemdesign, sondern auch auf die jahrzehntelange Expertise von Noxon Automation im Sondermaschinenbau, insbesondere im Bereich der Auf- und Abwicklungstechnik", sagt Dr. Dominik Britz, Geschäftsführer von SurFunction. (kr)

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