Nie mehr Eis kratzen: Fraunhofer entwickelt neue Beschichtung (Technische Daten)

Kein Scheibenkratzen mehr: Dank einer Entwicklung des Braunschweiger Fraunhofer Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) könnte dieser Wunsch vieler Laternenparker bald Wirklichkeit werden. Möglich macht es eine neu entwickelte Beschichtung.

Um deren Wirkungsweise zu verstehen, sollte man erst einmal klären, warum Scheiben überhaupt ihren Durchblick einbüßen: Luft enthält Feuchtigkeit, und je wärmer es ist, desto mehr kann sie binden. Das Wasser neigt jedoch dazu, sich auf kalten Oberflächen abzusetzen, es kondensiert. Dieser Effekt tritt immer ein, wenn die Oberfläche den Taupunkt erreicht. Dieser ist unter anderem abhängig von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Besonders lästig wird dieser Effekt im Winter, denn dann friert diese Feuchtigkeit und bildet eine Eisschicht. Um das zu vermeiden, muss man verhindern, dass die Oberfläche rasch auskühlt und die Temperatur den Taupunkt erreicht. Wärme entweicht in Form unsichtbarer Infrarotstrahlung, die es abzublocken gilt, wie man das zum Beispiel mit Rettungsdecken aus dem Erste-Hilfe-Koffer macht.

Schwerpunkt Verschleißanfälligkeit Entsprechende Beschichtungen für Glas sind keine neue Erfindung. Bereits in den achtziger Jahren entwickelte die Universität Uppsala entsprechende Verfahren. Während die Scheibe damals im Versuch wirklich eisfrei blieb, zeigte sich in der Praxis ein entscheidender Nachteil: Die damals raue Beschichtung entpuppte sich als zu verschleißanfällig für die harten Anforderungen im alltäglichen Einsatz. Gerade dieses Problem haben die Entwickler des Braunschweiger Fraunhofer Instituts nach den Worten von Chefentwickler Bernd Szyszka nun aber gelöst. Im Labor des Instituts wird das Glas mit Indiumzinnoxid beschichtet. Hochleistungs-Impuls-Magnetron-Sputtern, abgekürzt HIPIMS, nennt sich das patentierte Verfahren. Das hört sich nicht nur nach Science Fiction an, die Anlage erinnert auch optisch an eine Requisite aus einem Hollywood-Film.

In einem Raum wird das gereinigte Glas in das Gerät eingespannt. Dann folgt der entscheidende Prozess, das Sputtern, das Szyszka als „atomares Billardspiel“ beschreibt. Im Vakuum werden mit energiereichen Edelgas-Ionen aus einer Indiumzinnoxid-Platte einzelne Atome herausgeschossen, dabei entsteht ein Plasma. Diese Atome lagern sich dann auf der Scheibe ab.

Jedoch muss die beim Sputtern noch gerade Scheibe für den Einsatz im Auto gebogen werden. Das ist bislang ein Knackpunkt der Produktion, da dies bei Temperaturen von mehr als 650 Grad Celsius geschieht. Schließlich lässt sich Glas nur dann formen, und in der Vergangenheit entstanden dabei Risse.

Beschichtung hält ein Autoleben lang Das Besondere am neuen Verfahren ist, dass die Versiegelung durch eine Hitzebehandlung bei rund 650 Grad – dem Tempern – nun so stabil wird, dass sie die weitere Verarbeitung aushält, ohne beim Biegen Schaden zu nehmen. Die Schicht sei nun sogar stabiler als die Glasoberfläche und halte eine Autoleben lang.

Ein Pluspunkt für die industrielle Fertigung: Die Beschichtung des Glases lässt sich bei Raumtemperatur durchführen und in bereits bestehende Glasproduktions-Anlagen integrieren. Somit steht einem Einsatz in der Serienproduktion nur noch wenig im Wege. Und die wird noch nicht mal allzu teuer. Szyszka schätzt, dass die Beschichtung von einem Quadratmeter Glas rund 20 Euro kosten werde.

Vorteile bringt die Behandlung übrigens nicht nur im Winter. Im Sommer vermindert der Infrarotfilter das Aufheizen. Neben dem Komfortplus für die Insassen im Sommer und Winter kommt laut Szyszka noch ein weiterer Aspekt hinzu: „Wenn man die Scheibe nicht mehr freiheizen muss, spart man Energie. Besonders bei Elektroautos bietet die Beschichtung somit einen entscheidenden Vorteil.“

Deutlich reduziertes Scheibenbeschlagen Das lästige Beschlagen innen wird allerdings selbst in einem entsprechend ausgerüsteten Auto noch immer ein Thema sein, wenn auch nicht mehr ganz so ausgeprägt. Da die Wärme länger gespeichert wird, sollte der Effekt zumindest deutlich reduziert werden.

Da lediglich die im Auto vorhandene Wärme gespeichert wird, bleibt die Wirkung zeitlich begrenzt. Im Versuch zeigte sich, dass sich selbst im Winter nach zwei Tagen noch kein Eis bildet. Außerdem schirmt das Indiumzinnoxid auch Handystrahlen und GPS-Empfänger ab. Man benötigt also eine Außenantenne.

Wann die Technik in Serie geht, ist derzeit noch offen. Audi und VW sind an der Entwicklung beteiligt, wollen sich aber noch nicht festlegen.