Es ist der größte Erfolg in der noch jungen Unternehmensgeschichte: Die erst im vergangenen Jahr gegründete Trionplas Technologies GmbH hat den IQ Innovationspreis Mitteldeutschland 2018 gewonnen. Das Start-up setzte sich in den Kategorien "Cluster Chemie/Kunststoffe" sowie "IQ Innovationspreis Leipzig" durch. Trionplas Technologies wurde von einem Wissenschaftlerteam des Leibniz-Instituts für Oberflächenmodifizierung in Leipzig gegründet und basiert auf den Ergebnissen der vom Bundesforschungsministerium geförderten InnoProfile-Transfer-Initiative „UAT – Ultrapräzisionsbearbeitung mit atomaren Teilchenstrahlen“.

Das junge Unternehmen ist spezialisiert auf die Bearbeitung optischer Elemente sowie die Vermessung und Strukturierung optischer Oberflächen mit Plasma- und Ionenstrahlen. Besonders interessant sind Freiformoptiken, mit denen komplexe optische Systeme hergestellt werden können. Der Bedarf an solchen Optiken wächst rasant. Für deren Bearbeitung wie Polieren und Korrigieren sind klassische Techniken jedoch oft ungeeignet und unwirtschaftlich. Hier kommen plasmabasierte Verfahren ins Spiel. Damit können selbst größere Mengen Material äußerst genau abgetragen werden, ohne die Oberfläche zu beschädigen, was auch durch die Nutzung sehr weicher Polierwerkzeuge möglich ist. Bei der Formkorrektur von Freiformoptiken konnte das UAT-Team die Oberflächenglätte um 90 Prozent verbessern. Ein spezielles System für diese Technologie wird von Trionplas bereits vertrieben.

Komplexe Optiken und saubere Messer

In einer vom Bundesforschungsministerium geförderten strategischen Partnerschaft zwischen der Universität Osaka und einem japanischen Unternehmen sowie der Technischen Universität Dresden und der Trionplas GmbH wollen die Leipziger eine neuartige Optik für die Strahlführung von Teilchenbeschleunigern herstellen. Statt wie bisher zwei optische Spiegel zur Strahlfokussierung zu nutzen, sollen diese durch einen Spiegel mit einer sehr komplexen Form ersetzt und der Photonenfluss damit optimiert werden.

Neben solchen Hightech-Anwendungen eignet sich die Plasmabearbeitung auch zur Desinfektion. So arbeiten die UAT-Forscher mit dem Institut für Veterinärmedizin der Universität Leipzig an einem Projekt zur Dekontamination von Slicer-Messern, die in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden. Bisher werden solche Schneidwerkzeuge mit Alkohol-Sprühnebel desinfiziert. Wegen der gesundheitlichen Bedenklichkeit hat die Europäische Union diese Methode jedoch verboten. Plasmastrahlen könnten eine gute Alternative sein.

Feine Strahlen und rundere Kugeln

Um die Technologie weiter voranzutreiben, sind bei UAT eine Standard-Plasmaquelle und eine Feinstrahl-Ionenquelle entwickelt und Muster davon hergestellt worden. Zur Erzeugung eines sehr feinen Ionenstrahls erprobten die Wissenschaftler eine trichterförmige Blende, mit der sie eine hohe Strahlstromdichte erreichen konnten. Damit lassen sich Formfehler von optischen Elementen korrigieren.

Das äußerst effiziente Instrument soll nun in industrielle Prozesse überführt werden. Ionenstrahlen kommen auch bei der Glättung der Oberfläche hochreiner Siliziumkugeln zum Einsatz, die zur Neudefinition des Kilogramms dienen sollen. Das neue Kilogramm errechnet sich aus dem Volumen der Kugel, das äußerst genau bestimmt werden muss und eine perfekte Rundheit voraussetzt. Durch die Ionenstrahlbearbeitung haben die Leipziger den Rundheitsfehler der Siliziumkugeln bereits auf weniger als 15 Nanometer verringern können und tragen damit wesentlich zur Neudefinition des Kilogramms bei.