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Schnell kristallisierende Lotsysteme und Verfahrensparameter für Laseranwendungen

Seit September 2014 wird am Lehrstuhl Glaschemie I der Universität Jena und am Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH (ifw), Jena das IGF-Forschungsvorhaben mit dem Thema „Schnell kristallisierende Lotsysteme und Verfahrensparameter für Laseranwendungen " (IGF/AiF-FV 17751 BR) bearbeitet.

Kristallisierende Glaslote finden beispielsweise dort ihren Einsatz, wenn artgleiche, hochtemperaturfeste sowie vakuumdichte Verbindungen für Gehäuse oder Versiegelungen aus Glas, Keramik oder Saphir benötigt werden. Konventionelle Verschlusstechnologien beispielsweise für Sensoren können aufgrund der Systemeigenschaften oft nicht angewendet werden, da eine kurzzeitige, lokale Energieeinbringung in der Fügezone gefordert wird. Verfügbare kristallisierende Glaslote existieren bisher nicht für Kurzzeitprozesse, müssen entwickelt und mit produktgerechten Verfahrensparametern zur Verfügung gestellt werden.
Zunächst werden Lotsysteme für laserbasierte Prozesse mit kurzen Kristallisationszeiten entworfen, deren Anwendungstemperatur den Bereich konventionell gelöteter Ofenprozesse (TO = 1100 °C) erreichen. Gleichzeitig wird die Prozessentwicklung zum Laserlöten in Abhängigkeit der Fügeaufgabe (rotationssymmetrische Bauteile) betrachtet. Es werden Möglichkeiten geschaffen, temperaturempfindliche Funktionsbauteile bzw. Medien durch Laserlöten einzuschließen und andererseits Bauteile miteinander zu verbinden, deren Dimensionen eine Ofenkammer überschreiten.
Gegenwärtig wird eine Lotzusammensetzung erarbeitet, die es erlaubt Al2O3 Werkstoffe bei Prozesstemperaturen T≤ 1050°C zu fügen. Weiterhin werden verschiedene Möglichkeiten der Lasereinstrahlung und Prozessführung (Temperatur-Zeit-Regime) untersucht, damit alle notwendigen Verbindungsmechanismen gesichert und spannungsfrei ablaufen können.
Weiterhin werden die Materialeigenschaften vor und nach der Einwirkung verschiedener Laserwellenlängen charakterisiert, ebenfalls die Fügeverbindung.
Ausgehend von den Interessen des projektbegleitenden Ausschusses soll eine rasche Anpassung und Übernahme der Forschungsergebnisse in neue Produkte und Verfahren erfolgen.
Weitere Infos über C. Rüssel oder S. Kasch