Die direkte Energieabscheidung (Direct Energy Deposition, DED) ist ein Verfahren, bei dem Materialien mit Hilfe von Hochenergiequellen geschmolzen und direkt auf ein Substrat aufgebracht werden.
Die bei der direkten Energieabscheidung verwendeten Materialien können sehr unterschiedlich sein, umfassen aber in der Regel Metalle, Keramiken und einige Verbundwerkstoffe.
Im Folgenden werden die wichtigsten Methoden und Materialien vorgestellt, die bei der direkten Energieabscheidung zum Einsatz kommen:
1. Plasmabeschichtung
Bei der Plasmaabscheidung werden hochenergetische geladene Teilchen aus einem Plasma verwendet, um Atome aus einem Zielmaterial zu lösen.
Die Zusammensetzung des Zielmaterials bestimmt das Material, das auf dem Substrat abgeschieden wird.
Zu den üblichen Materialien, die bei der Plasmabeschichtung verwendet werden, gehören verschiedene Metalle und Keramiken.
2. Elektronenstrahlabscheidung
Bei dieser Technik werden Elektronen mit Hilfe eines Magneten zu einem Strahl gebündelt, der auf einen Tiegel mit dem gewünschten Material gerichtet wird.
Die Energie des Elektronenstrahls bringt das Material zum Verdampfen, und die Dämpfe beschichten dann das Substrat.
Bei den für die Elektronenstrahlabscheidung geeigneten Materialien handelt es sich in der Regel um Metalle und Keramiken, die hohen Temperaturen und der direkten Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl standhalten können.
3. Kathodische Lichtbogenabscheidung
Bei diesem Verfahren wird ein Hochleistungslichtbogen auf das Zielmaterial entladen, wodurch ein Teil des Materials in hoch ionisierten Dampf umgewandelt wird, der sich dann auf dem Werkstück abscheidet.
Zu den üblichen Materialien gehören Metalle und einige Legierungen.
4. Physikalische Abscheidung aus der Gasphase mit Elektronenstrahl (EB-PVD)
Bei diesem Verfahren wird das abzuscheidende Material durch Elektronenbeschuss in einem Hochvakuum auf einen hohen Dampfdruck erhitzt.
Das verdampfte Material wird dann durch Diffusion transportiert und durch Kondensation auf dem kühleren Werkstück abgeschieden.
Zu den für EB-PVD geeigneten Materialien gehören Metalle und einige keramische Verbindungen.
5. Abscheidung durch Verdampfung
Bei diesem Verfahren wird das abzuscheidende Material durch elektrische Widerstandsheizung in einem Hochvakuum auf einen hohen Dampfdruck erhitzt.
Üblicherweise werden Metalle und einige niedrigschmelzende Keramiken für die Verdampfungsbeschichtung verwendet.
6. Sputter-Beschichtung
Eine Glühplasmaentladung beschießt das Zielmaterial und zerstäubt einen Teil davon als Dampf für die anschließende Abscheidung.
Mit dieser Technik kann eine breite Palette von Materialien abgeschieden werden, darunter Metalle, Legierungen und einige Keramiken.
7. Gepulste Laserabscheidung (PLD)
Mit einem Hochleistungslaser wird das Material aus dem Zielobjekt in einen Dampf umgewandelt, der dann auf einem Substrat abgeschieden wird.
PLD ist vielseitig und kann für eine Vielzahl von Materialien eingesetzt werden, darunter komplexe Oxide und andere keramische Werkstoffe.
Jedes dieser Verfahren ermöglicht die Abscheidung bestimmter Materialien auf der Grundlage ihrer thermischen Eigenschaften und des Energiebedarfs der Abscheidungstechnik.
Die Wahl des Materials und der Abscheidungsmethode hängt von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts ab, wie Dichte, Haftung und allgemeine Materialintegrität.
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