Entwicklung einer Technologie zur Herstellung von Verschleißschutzschichten für Thermodruckköpfe unter besonderer Berücksichtigung des Gesichtspunktes des ESD-Schutzes

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Entwicklung einer Technologie zur Herstellung von Verschleißschutzschichten für Thermodruckköpfe unter besonderer Berücksichtigung des Gesichtspunktes des ESD-Schutzes
Projektleitung Marion Wienecke , Prof. Dr. rer. nat. habil.
Kürzel
Projektbeginn 01. März 2001
Projektabschluss 28. Februar 2003
Projektpartner
Projektbeteiligte Institut für Oberflächen- und Dünnschichttechnik ,
Projektmittel 85000 €
Mittelgeber BMWA-Projekt (ProInno)
Fakultät(en) Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Forschungsschwerpunkte(e) Produktentwicklung
Hyperlink http://www.hs-wismar.de/ifod

Inhalt

Ziel dieses Teilprojektes war es, eine Technologie zu entwickeln, mit der man die von der Firma OECA hergestellten Thermodruckköpfe mit einer Hartstoffschicht beschichten kann, die zugleich mögliche elektrische Aufladungen ableitet. Dem Projektantrag entsprechend wurde angestrebt, Si3N4 oder SiAlON, als Dünnschicht aufzubringen und dabei Härtewerte nahe denen der Massivmaterialien zu erreichen (1400 bis 2300 HV vergl. [1]). Dadurch soll die Abriebfestigkeit erhöht und die Papierlauflänge als Maß hierfür von jetzt 100 km auf mindestens 150 km erhöht werden. Zur Gewährleistung eines verbesserten Druckbildes sollte diese Schicht zugleich aufgrund des Papierabriebes mögliche elektrostatische Aufladungen ableiten. Dieses erreicht man bei einem spezifischen Widerstand der Schichten zwischen 105 und 108 -1cm-1, das heißt der Isolator Si3N4 bzw. SiAlON musste dotiert werden. In Frage kommende Dotierstoffe hierfür sind z.B. TiN, Metallkarbide oder Zr2B. Die Firma OECA beabsichtigte mit diesem Kooperationsprojekt eine komplexe technologische Entwicklung zur Verbesserung des Widerstands- und Temperaturprofiles von Thermodruckköpfen und eines neuartigen Kontaktiersystems. Gleichzeitig muss das elektronische Konzept des Druckkopfes angepasst werden, um elektrostatische Aufladungen entsprechend abzuleiten. Es war Gegenstand der Materialforschung in diesem Projekt, eine geeignete Materialkombination für die Verschleißschutzschicht mit definierter Leitfähigkeit und zugleich die technologische Parameter, mit denen die Schichten reproduzierbar abgeschieden werden können, zu ermitteln. Der Beitrag der Hochschule Wismar bezüglich der komplexen technologischen Entwicklung bezog sich auf die materialwissenschaftliche Bewertung des Einflusses der Gesamttechnologie auf Materialeigenschaften. Dazu waren morphologische Untersuchungen, elektrische Messungen, Verschleißmessungen an Funktionsmustern vorgesehen. Das angestrebte verbesserte Produkt erforderte eine für den bisherigen Produktionszyklus bei OECA ein komplett neues Technologiegebiet, die Dünnschichttechnik (PVD). Dabei stand auch die Frage zur Entscheidung, diese Technologie entweder direkt in den Produktionszyklus bei OECA oder durch Lohnbeschichtung einzuführen. Die Einbettung in die bisherige Kombination von Technologieschritten (alle unter Reinraumbedingungen) barg somit erhebliche Risiken in sich. Mit Hilfe dieses Projektes sollte ein Prototyp entwickelt werden, anhand dessen man die nötigen technologischen Erfordernisse für diese Produktinnovation darstellen und die möglichen Marktchancen durch eine neue Technologie deutlich machen kann. Insgesamt stellte diese Aufgabe hohe ingenieurwissenschaftliche Anforderungen, unter Berücksichtigung der vorhandenen Technologie. Mit diesem Projekt wurde angestrebt, die Wettbewerbsfähigkeit des beteiligten Unternehmens nachhaltig zu erhöhen.