Geschichte der Elektronenstrahltechnik

1952 gilt als die Geburtsstunde der Elektronenstrahl-Technik. Der Physiker Dr. h.c. Karl-Heinz Steigerwald baut die erste Elektronenstrahlmaschine. Das was damals mühsam erarbeitet werden musste, wird heute als selbstverständlich betrachtet.

Die Geschichte der Elektronenstrahltechnik begann mit den Versuchen der Physiker Hittorf und Crookes. Sie versuchten 1869 zunächst Kathodenstrahlen in Gasen zu erzeugen und dann im Jahr 1879 Metalle anzuschmelzen. Diese Kathodenstrahlen waren eine interessante physikalische Erscheinung und führten zur Entdeckung einer besonderen Strahlung durch Röntgen (1895), Thompson (1897) und Millikan (1905), die als „schnell bewegte Elektronen" beschrieben wurden.

Da bei den damaligen Experimenten die Wärmeentwicklung die beim Aufprall der Elektronen erzeugt wurde als eher schädlich angesehen wurde, versuchte man sie durch Kühlung zu verhindern. Der Physiker Marcello von Pirani nutzte dann diesen Effekt später und baute ein Gerät zum Schmelzen von Tantalpulver und anderen Metallen durch Elektronenstrahlen. In der Folgezeit experimentierten mehr und mehr Wissenschaftler mit der Elektronenstrahltechnik und es kam zu Entwicklungen wie Oszillografen, Mikroskopen und Bohren von Metallen. Das Fehlen genügend leistungsstarker Vakuumpumpen war ein Haupthindernis jener Zeit.

1948 läutete der Physiker Karl-Heinz Steigerwald jedoch eine neue Ära in der Materialbearbeitung ein, denn er beschäftigte sich zu dieser Zeit mit der Weiterentwicklung von Elektronenstrahlquellen mit höheren Leistungen für den Bau von Elektronenmikroskopen.

Seine Versuche, mit dem Elektronenstrahl als thermisches Werkzeug zum Bohren von Uhrensteinen und zum Löten, Schmelzen und Schweißen im Vakuum, waren sehr Erfolg versprechend – von da ab schritt die Entwicklung schneller voran:

• 1952 baute er die erste Elektronenstrahl-Bearbeitungsmaschine.
• 1958 verschweißte er 5 mm dickes Zircaloy stumpf miteinander und entdeckte dabei den „Tiefschweißeffekt".
• 1963 gründete er die Firma Steigerwald Strahltechnik GmbH, die sich bis heute mit der Entwicklung und Bau von Elektronenstrahl-Bearbeitungsmaschinen auf höchstem Niveau befasst. Die permanente Innovationskraft des Unternehmens, von den damaligen Tagen bis heute, brachte Steigerwald Strahltechnik in den Märkten den berechtigten Zusatz „The Innovators of the Electron Beam“.

Basierend auf den grundlegenden Arbeiten Dr. Steigerwalds bei Zeiss begannen nun auch in anderen Ländern Unternehmen mit der Weiterentwicklung der Elektronenstrahltechnik und dem Bau von EB-Maschinen. Besonders früh erkannten die Firmen Hamilton Standard in den USA und Heraeus in Deutschland das Potential dieser Technologie. Beide können zusammen mit Steigerwald Strahltechnik und dem Unternehmensgründer und Erfinder der Elektronenstrahltechnik Dr. h.c. Karl-Heinz Steigerwald, auf eine mehr als 40-jährige Geschichte mit ständiger Weiterentwicklung verweisen.

Heute operieren unter dem Dach der Global Beam Technologies AG die Unternehmensteile Steigerwald Strahltechnik GmbH in Maisach bei München, die PTR Strahltechnik in Langenselbold bei Frankfurt und PTR Precision Technologies INC in Enfield bei Bosten als innovativer Partner für Anwender der Elektronenstrahltechnik rund um den Globus. Historisch gesehen ist die PTR Strahltechnik aus Leybold Heraeus und die PTR Precision Technologies INC in Enfield bei Bosten aus dem Unternehmen Hamilton Standard hervorgegangen.

„Der Elektronenstrahl als Werkzeug“ ist die Geschäftsgrundlage aller Unternehmenseinheiten der Global Beam Technologies AG. Weltweit wird Elektronenstrahltechnik mit steigender Tendenz eingesetzt. Auch in der Gegenwart werden immer neue Anwendungen erschlossen und industriell eingesetzt besonders dort wo andere Strahlverfahren an ihre Grenzen kommen.