INFICON System-Ingenieur gewinnt RUAG Innovation Award

INFICON verwendet für die Vakuumsensoren Wolframfedern als Sensorelemente zur Messung des Vakuumdrucks. Derzeit werden diese Federn von einem externen Hersteller bezogen. Sie bestehen aus Wolfram, das um einen Molybdänkern gewickelt und anschließend auf die gewünschte Länge zugeschnitten wird. Danach wird der Kern durch Ätzen mit Königswasser entfernt. Diese Abhängigkeit von einem externen Lieferanten sowie der gefährliche und umweltschädliche Ätzprozess sollen vermieden werden. Zusätzlich greift das Königswasser das Wolfram allmählich an, was die Qualität der Federn beeinträchtigt. Der Einsatz von Königswasser sowie die Dauer des Ätzprozesses erschweren zudem eine Automatisierung, sowohl technisch als auch wirtschaftlich.

Ziel dieser Arbeit ist es daher, Wolframfedern umweltfreundlich und in Eigenproduktion herzustellen. Hierfür wurde ein Wolframdraht mit einem Durchmesser von 10 µm verwendet, aus dem eine Feder mit einem Durchmesser von 150 µm und einer Steigung von 50 µm gefertigt wurde mit einer Länge von 2cm. Um die Formstabilität der Feder zu gewährleisten, muss sie Erhitzt werden. Zunächst wurde ein geeignetes Kernmaterial ermittelt, das eine einfache Trennung der Feder vom Kern ermöglicht und zugleich für die Erhitzung der Feder geeignet ist. Verschiedene Materialien wurden in einem Versuchsaufbau getestet, wobei sich eine Glasfaser mit Polymermantel als die beste Lösung herausstellte. Um die Form der Feder zu stabilisieren und Oxidation zu verhindern, wurde eine spezielle Box konstruiert, die kontinuierlich mit Argon gespült wird. Die Erwärmung der Feder erfolgt durch elektrischen Strom, der an beiden Enden angelegt wird. Für die mechanische Verarbeitung des Drahtes ist es essentiell, dass er stets unter Spannung steht. Durch eine präzise Drahtführung und innovative Klemmmechanismen kann der Draht automatisiert verarbeitet und gewickelt werden. Der Aufbau zeigte, dass es möglich ist, eine Feder ohne den Einsatz von Chemikalien herzustellen. Zudem können Steigung und Länge der Feder variabel eingestellt werden