Dr. Benedikt Hauer – Barriere-Schichtdicken inline messen 

Zu Gast: Dr. Benedikt Hauer, Physiker am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM (Freiburg) 

Thema: Entwicklung einer optischen Messtechnik zur Inline-Erfassung hauchdünner Barriereschichten (SiOx, AlOx) auf Verpackungen 

 

1. Hintergrund & Motivation 

Herausforderung in der Verpackungsindustrie: Extrem dünne Barriere-Schichten (u. a. gegen Feuchtigkeit oder Sauerstoff) sind unsichtbar und müssen genau gemessen werden. 

Bisherige Verfahren: Oft nur stichprobenartig und langsam (z. B. Röntgenfluoreszenz). Fehlende Inline-Lösungen für die laufende Produktion. 

Ziel: Schnelle, kontinuierliche Qualitätskontrolle, um Ausschuss zu reduzieren und Ressourcen zu schonen. 

2. Fraunhofer IPM und seine Expertise 

Institut in Freiburg: Spezialisierung auf optische Messtechnik, traditionsreiches Fraunhofer-Institut. 

Dr. Benedikt Hauer: Physiker mit Schwerpunkt Nahfeld-Optik. 

Zusammenarbeit: Enge Kooperation mit anderen Fraunhofer-Instituten (z. B. IVV in Freising) sowie Industriepartnern (z. B. Plasma Electronic). 

3. Optische Inline-Messtechnik 

Funktionsprinzip: Bestimmung der Schichtdicke durch Messung der Reflektivität bzw. Absorption im Infrarotbereich. 

Genauigkeit: Auf wenige Nanometer präzise – entscheidend bei dünnen Barrieren aus Siliziumoxid (SiOx) oder Aluminiumoxid (AlOx). 

Vorteile:  

Real-Time-Messung im laufenden Prozess (Inline) 

Hohe Wiederholgenauigkeit und schnelle Auswertung 

Keine gesundheitsschädliche Strahlung wie bei Röntgenverfahren 

4. Anwendung in der Industrie 

Erste Integration: In Beschichtungsanlage von Plasma Electronics. 

Ergebnis: Nachweisbare Inline-Messung von Siliziumoxid-Schichten mit Nanometerpräzision. 

Aktuelle Entwicklung: Erhöhung der Messrate auf mehrere Kilohertz, um selbst hochdynamische Prozesse erfassen zu können. 

5. Potenzial für die Folienindustrie 

Rolle-zu-Rolle-Prozesse: Dominierendes Verfahren für flexible Verpackungen. 

Nächster Schritt: Ausbau von Punktmessungen zur flächendeckenden Bahnüberwachung mit mehreren Sensoren. 

Langfristige Vision: Vollständige Qualitätskontrolle über die gesamte Materialbreite in Echtzeit. 

6. Marktreife & Ausblick 

Verfügbarkeit:  

Sensor für Batch-Prozesse (statisch, z. B. in Beschichtungsanlagen) ist bereits erhältlich. 

Rolle-zu-Rolle-Lösung noch in der Optimierung (Herausforderungen: mechanische Bewegung, „Bahnflattern“, Langzeitstabilität). 

Testmöglichkeiten:  

Fraunhofer IPM bietet Machbarkeitsstudien für interessierte Unternehmen an. 

Proben können zur Analyse eingesendet werden.7. Fazit & Ausblick 

Revolution in der Qualitätskontrolle: Inline-Messtechnik ermöglicht kontinuierliche Überwachung ultradünner Schichten in Echtzeit. 

Relevanz: Steigende Anforderungen an Recyclingfähigkeit und Ressourceneffizienz machen präzise Messtechnik unverzichtbar. 

Nächste Gelegenheit: Live-Präsentation bei Expertentreff Barrierefolien in Würzburg, Vortrag von Benedikt Hauer zu diesem spannenden Thema. 

 

Kontakt & weitere Infos: 

Fraunhofer IPM: www.ipm.fraunhofer.de (Informationen zu aktuellen Projekten und Kooperationen) 

Viel Spaß beim Hören und Entdecken neuer Technologietrends in der Verpackungsbranche!