Ohne die Vakuumtechnik wären viele im Alltag verwendete Produkte nicht denkbar. Beispielsweise nutzt die Druckindustrie Saugluft, um Papier sicher bewegen zu können. Die Lebensmittelindustrie macht Produkte durch das vakuumbasierte Prinzip der Gefriertrocknung haltbar und entzieht Verpackungen aus dem gleichen Grund die Luft. Von der Spraydose über die Gasflasche bis hin zur Glühlampe und LED sind vakuumbasierte Produkte in jedem Haushalt zu finden – und diese Liste ließe sich endlos fortsetzen. Damit gehört die Vakuumtechnik zu jenen grundlegenden Technologien, die weit in die verschiedenen technischen Bereiche hineingreifen und die Welt zu dem machen, wie sie ist. Anlass genug, die Vakuumtechnik einmal etwas näher in Augenschein zu nehmen.
Was genau ist ein Vakuum?
In der Praxis wird von einem Vakuum gesprochen, wenn der innerhalb eines Raumes messbare Luftdruck unter jenem der Atmosphäre liegt. Dabei gibt es verschiedene Abstufungen, die im Folgenden veranschaulicht werden.
• Atmosphärischer Druck: 1.000 mbar, 0% Vakuum
• Unterdruck: 1.000 bis 300 mbar, bis zu 70% Vakuum
• Grobvakuum: 300 bis 1 mbar, bis zu 99,90% Vakuum
• Feinvakuum: 1 bis 10-3, bis 99,999% Vakuum
• Hochvakuum: 10-3 bis 10-7, bis 99,99999999% Vakuum
• Ultra-Hochvakuum: <10-7, quasi vollkommenes (absolutes) Vakuum
Die jeweils erforderliche Stufe des Vakuums wird je nach Branche beziehungsweise Anwendungsgebiet gewählt. In derVakuumtechnik können die jeweiligen Stufen auf verschiedene Arten mit sehr unterschiedlichem Aufwand und Energieeinsatz erzeugt werden.
Neue Technologien stützen sich auf jahrzehntelange Erfahrung
Laut Zahlen des Branchenverbandes VDMA ist der weltweite Markt für Vakuumkomponenten im Jahr 2021 im Vergleich zum Vorjahr um satte 20% gewachsen und erreicht nun einen Gesamtumsatz von rund 6,4 Milliarden US-Dollar. Einen großen Anteil daran hat die Halbleiterindustrie, der Wirtschaftsverbände auch mittel- und langfristig eine großartige Zukunft voraussagen. Neben der Weiterentwicklung in der Computer- und Kommunikationstechnik werden insbesondere die Abkehr von fossilen Energieträgern und die damit einhergehende Stromgewinnung aus erneuerbaren Energiequellen von der Windkraft über die Solarenergie bis hin zur Geothermie den Bedarf an Halbleitern weiterhin deutlich ansteigen lassen – und zwar nicht nur in Deutschland und Europa, sondern weltweit. Auch die Nachwirkungen der Corona-Pandemie und der Krieg in der Ukraine dürften diesem Trend nicht zuwiderlaufen. Da sich die europäischen Regierungen unisono eine schnellstmögliche Abkehr von fossiler, russischer Energie auf die Fahnen geschrieben haben, dürfte sich die Energiewende sogar noch beschleunigen – und damit der Vakuumtechnologie in vielerlei Hinsicht in die Karten spielen.
Hochschulen machen junge Leute fit für die Anforderungen der Zukunft
Bisher wird die Vakuumtechnik erst an relativ wenigen Hochschulen als Studiengang angeboten.
Insbesondere der Schwerpunkt auf die Halbleiter- und Mikrosystemtechnik ist derzeit noch spärlich gesät. An der TU Dresden allerdings hat man die gegenwärtigen wie künftigen Anforderungen der Branche fest im Blick. Daher befassen sich die im Fachbereich angebotenen Vorlesungen u.a. mit der Rolle von Vakuumprozessen in der Halbleitertechnik. Hierfür werden vakuumtechnische Grundkenntnisse vermittelt, sodass die Studierenden nicht nur ein eingehendes Verständnis der physikalischen Vorgänge in einem Vakuumprozess erlangen, sondern auch Eine Vorstellung von den Kosten und dem Nutzen moderner Vakuumanlagen bekommen.
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