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» TEST & QUALITÄTSSICHERUNG Qualitätskontrolle durch Plasmaindikatoren Visueller Nachweis einer Plasmabehandlung Ob eine Plasmabehandlung erfolgreich war, lässt sich nicht mit bloßem Auge erkennen. Die Kontrolle von behandelten Bauteilen ist meistens mit hohem Aufwand verbunden. Dabei wird die Behandlung bisher mittels Testtinten, Kontaktwinkelmessungen oder anderen aufwendigen Methoden (Verklebung, Bedrucken, ...) direkt am Bauteil überprüft. Plasmaindikatoren können eine sichere und kostengünstige Alternative zu solchen Prüfverfahren sein. » Lucia Martins da Silva, Prozessentwicklung, Diener electronic GmbH & Co. KG, Ebhausen Der Einsatz von Plasma wird heutzutage immer wichtiger und hat sich mittlerweile in nahezu allen industriellen Bereichen etabliert, in denen Materialien verbunden oder deren Oberflächeneigenschaften gezielt verändert werden. Laufend kommen neue Anwendungen dazu. Das Ziel einer Plasmabehandlung ist zu einem die Feinstreinigung, wobei Fette, Öle und andere organische Verunreinigungen, aber auch Oxidschichten entfernt werden. Zum anderen die Aktivierung von Kunststoffbauteilen vor dem Verkleben oder Lackieren. Auch das Abtragen von Schichten oder Erzeugen von Nanostrukturen ist möglich. Je nach Anforderung wird entweder mit Atmosphärendruck- oder Niederdruckplasma gearbeitet. Die Schwierigkeit der Prozesskontrolle liegt darin, dass die behandelten Bauteile optisch nicht von unbehandelten zu unterscheiden sind. Bislang greift man daher auf aufwendige Prüf- und Messmethoden zurück. Diese lassen sich jedoch teilweise nicht in den Produktionsprozess integrieren oder sind mit erheblichen Investitionen für Messgeräte und speziell geschultem Personal verbunden. Bei diesen Methoden wird meistens das behandelte Bauteil dadurch unbrauchbar und muss der Produktion entzogen werden. Eine einfache und kostengünstige Alternative bieten die patentierten Plasmaindikatoren von Diener electronic. Als kleine Etiketten können diese auf einen Dummy oder direkt auf dem Warenträger geklebt werden. Falls es Stellen auf dem Bauteil gibt, welche KURZ & BÜNDIG Unterschiede, Vorteil und Verfahren, wie Plasma - indikatoren effektiv einsetzbar sind inklusive Qualitätskontrolle und -sicherung im Einsatz von Plasma. Größe: (24x10) mm - Indikatoretiketten vor der Plasmabehandlung (oben) und nach 5 Minuten im Plasma (unten). Für diesen Prozess wäre Stärke 4 der passende Indikator Größe: (20x20) mm - Glasindikatoren vor der Plasmabehandlung (oben) und nach 15 Minuten im Plasma (unten). Für diesen Prozess wäre Stärke 3 der passende Indikator nicht so relevant sind, dann kann das Etikett auch dort platziert werden. Nach der Behandlung erkennt der Mitarbeiter direkt, ob das Plasma die gewünschte Intensität aufweist. Die Indikatorschicht besteht aus einer Kohlenstoffschicht, beziehungsweise einem Polyamid-Gewebe und enthält keine Gefahrstoffe. Passende Muster sind für die Kunden des Unternehmens kostenlos erhältlich. Indikatoretiketten für Niederdruckplasma Diese Indikatoren sind mit einem Kohlenstoff-Polymer beschichtete Klebeetiketten. Es gibt sie in verschiedenen Stärken (1–6), welche in Abhängigkeit zu der Prozessdauer ausgewählt werden. War der Plasmaprozess erfolgreich, so löst sich die Kohlenstoffschicht auf und eine weiße Fläche bleibt zurück. So kann der Mitarbeiter direkt beurteilen, ob die Plasmabehandlung der geforderten Qualität entspricht. Der Indikator hat keinerlei Auswirkung auf den eigentlichen Plasmaprozess oder auf das Bild: Diener electronic Bild: Diener electronic 44 EPP » 10 | 2022
TEST & QUALITÄTSSICHERUNG « Bild: Diener electronic Größe: (35x25) mm - Indikatoretiketten vor der Plasmabehandlung (oben) und nach Kontakt mit dem Plasmastrahl (unten). Das beschädigte Gewebe bestätigt die Plasmabehandlung Bauteil selbst. Diese Indikatoren können ebenfalls für das atmosphärische Plasma verwendet werden, allerdings darf die Verweilzeit des Plasmas auf dem Indikator nicht zu kurz sein. Am besten funktioniert dies, wenn es sich um eine wiederholte Behandlung mit einer Plasmadüse, oder eine einfache Behandlung mit einer Rotationsdüse handelt. Funktionsweise: Bei der Niederdruckplasmatechnik wird Gas im Vakuum durch Energiezufuhr angeregt. Es entstehen energiereiche Ionen und Elektronen sowie andere reaktive Teilchen, die das Plasma bilden. Die Indikatorschicht wird durch diese reaktiven Teilchen abgetragen. Dabei reagiert der enthaltene Kohlenstoff u.a. zu CO 2 . Zurück bleibt ein sauberes Etikett. Die richtige Stärke des Indikators wird ermittelt, indem man z. B. ein Glasobjektträger mit je einem Indikator jeder Stärke beklebt und mit den Bauteilen in die Anlage legt. Wenn nach der Behandlung z.B. die drei niedrigsten Werte entfernt wurden, ist die Stärke 3 der richtige Indikator für den Prozess. Diese Indikatoren sind geeignet für folgende Gasarten: Sauerstoff, Raumluft, Wasserstoff, Argon, Kohlenstoffdioxid, Lachgas, CF 4 , SF 6 , … Glasindikatoren für Niederdruckplasma in der Medizintechnik Die neu entwickelten Plasmaindikatoren können nun auch für ultrareine Plasmaprozesse verwendet werden, bei denen die Verwendung von Indikatoretiketten nicht möglich ist. Durch Verbesserungen an dem bereits bestehenden Modell der Plasmaindikatoren werden diese nun besonders für den Bereich Medizintechnik interessant. Das Funktionsprinzip entspricht dem der Indikatoretiketten. Indikatoretiketten für Atmosphärendruckplasma Die Indikatoren für Atmosphärendruckplasma funktionieren nach einem völlig anderen Prinzip. Sie sind mit einem speziellen Gewebe ausgestattete Klebeetiketten, welche unter den üblichen Prozessbedingungen nur ein atmosphärischer Plasmastrahl definierter Stärke zerstören kann. Der Indikator gibt also eine sofortige visuelle Rückmeldung darüber, ob die Plasmabehandlung der geforderten Intensität erfolgreich war. Funktionsweise: Bei der atmosphärischen Plasmatechnik wird Gas mittels Hochspannung unter Umgebungsdruck derart angeregt, dass ein Plasma zündet. Das Plasma wird mit Druckluft aus der Düse herausgetrieben. Prozessparameter wie Behandlungsgeschwindigkeit und Abstand zur Substratoberfläche beeinflussen die Behandlungsergebnisse. Der Indikator wird auch hier entweder auf einen Dummy, oder direkt auf das Bauteil geklebt. Das enthaltene Gewebe wird durch Kontakt mit einem Plasmastrahl zerstört und weist so die erfolgreiche Behandlung nach. Diese Indikatoren sind auch bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten noch einsetzbar, da selbst eine nur teilweise Zerstörung des Gewebes im Etikett auf einen Plasmastrahl der definierten Intensität hinweist. Ausgiebige Versuche mit Heißluft bei gleichen Leistungen und Abständen haben gezeigt, dass die Wärme allein nicht ausreicht, um das Gewebe zu zerstören. Selbst eine Flamme, die mit gleicher Geschwindigkeit über den Indikator bewegt wird, zerstört das Gewebe nicht. Somit ist gewährleistet, dass der Indikator nur bei einer erfolgreichen Plasmabehandlung anspricht. Erst bei sehr hohen Durchlaufgeschwindigkeiten (ab ca. 600 mm/s) und gleichzeitig großen Behandlungsabständen (ab ca. 1,6 cm) kommt der Indikator an seine Grenzen. Nach internen Messungen lassen sich aber solche Durchlaufgeschwindigkeiten mit Abständen unter 0,9 cm dennoch überprüfen. Die Indikatoren lassen sich nicht nur zur Inline-Kontrolle verwenden, sondern können auch für die Einstellungen eines optimalen Behandlungsabstandes, sowie zur Überprüfung des Plasmasystems selbst genutzt werden. Da sich die Etiketten auf Fertigungskarten oder Überwachungsprotokollen aufkleben lassen, kann mit ihnen ein einfacher und eindeutiger Nachweis über die Plasmabehandlung erfolgen. www.plasma.com PACHA_PAGGEN_10-2022.pdf - September 13, 2022 x Ihre Partner für SMD-Technologie PAGGEN Werkzeugtechnik GmbH Söckinger Straße 12 D-82319 Starnberg www. paggen . de Von Anfang an die Gesamtlösung im Blick professionelle Automatisierungslösungen für Ihre Fertigung perfekt geplant, mit der Unterstützung durch erfahrene Partner EPP » 10 | 2022 45
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