Sonderforschungsberiech 1368 ?Sauerstofffreie Produktion – Prozesse und Wirkzonen in sauerstofffreier Atmosph?re zur Entwicklung zukunftsf?higer Produktionstechniken und Fertigungsverfahren“

Ziel des Sonderforschungsbereichs ist es, ein grundlegendes Verst?ndnis über die Vorg?nge und Mechanismen in Prozessen der Fertigungs-, Montage- und Handhabungstechnik unter (technisch) vollst?ndigem Ausschluss von Sauerstoff zu erlangen. Damit soll das g?nzlich neue Forschungsgebiet der ?Sauerstofffreien Produktion“ erschlossen werden, das bereits etablierte Prozesse um neue M?glichkeiten erweitern, die Leistungsf?higkeit der erzeugten Produkte signifikant steigern und zudem v?llig neuartige Prozesse erm?glichen wird.

Die Produktionsprozesse der metallverarbeitenden Industrie werden bis heute in der Regel unter Anwesenheit von Sauerstoff durchgeführt. Die dadurch stattfindende Oxidation der Metalloberfl?chen wirkt in der Fertigung überwiegend als St?rfaktor. Auch in konventionellen Schutzgasatmosph?ren und im technischen Hochvakuum liegen derart hohe Sauerstoffkonzentrationen vor, dass die beteiligten Oberfl?chen mit Sauerstoff kontaminiert werden. Daher sind Metalloberfl?chen unter diesen Bedingungen grunds?tzlich mit einer Oxidschicht überzogen. Die M?glichkeiten der Metallverarbeitung sind dadurch stark eingeschr?nkt. Das durch die bis heute selbstverst?ndliche Anwesenheit von Sauerstoff nicht ausgesch?pfte Potenzial der technischen M?glichkeiten und die damit vorhandenen Grenzen in der Metallverarbeitung betreffen nahezu alle Produktionsverfahren. Eine Produktion in sauerstofffreier Atmosph?re würde dagegen erhebliche technische, wirtschaftliche sowie ressourcenrelevante Vorteile bieten und vollkommen neuartige Verfahren erm?glichen.

Im Rahmen des SFB wird eine sauerstofffreie Atmosph?re durch den Einsatz von mit Silan (SiH4) dotiertem Inertgas erzeugt. Durch die Reaktion des Silans mit dem im Inertgas enthaltenen Restsauerstoff k?nnen bei Umgebungsdruck Sauerstoffpartialdrücke von weniger als 10–23 bar und damit aus kinetischer Sicht vollst?ndige Sauerstofffreiheit erreicht werden. Es l?sst sich in diesem Zusammenhang von einer Atmosph?re ad?quat zu extrem hohem Vakuum sprechen. Die erreichbaren Sauerstoffpartialdrücke sind damit um viele Gr??enordnungen geringer als in technisch erzeugbaren Ultrahochvakua (< 10–15 bar). Aufgrund der stark reduzierenden Wirkung von Silan bieten solche Atmosph?ren zudem vielf?ltige M?glichkeiten, Oxidschichten auf Halbzeugen zu entfernen. Die Betrachtung solcher Desoxidationsprozesse ist ebenfalls wesentlicher Gegenstand der geplanten Forschungsarbeiten.