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Physikalisch-Technische Bundesanstalt

EMRP (A programme of EURAMET) > Messtechnik zur Überprüfung der Beständigkeit und Funktionalität von Oberflächen
Messtechnik zur Überprüfung der Beständigkeit und Funktionalität von Oberflächen

Metrology to assess the durability and function of engineered surfacescredit Carsten Nadale / pixelio.de

Speziell bearbeitete Oberflächen weisen einzigartige Oberflächeneigenschaften auf, die eine wesentliche Rolle spielen, wenn es darum geht, Produkteigenschaften zu verbessern oder beispielsweise den Energieverbrauch im Luft- und Straßenverkehr zu senken. Spezielle Beschichtungen können das Reibungsverhalten verbessern und damit den Energieverbrauch reduzieren. Kleinere Motoren in Fahrzeugen würde gleichfalls die Energieeffizienz erhöhen. Mit der Schrumpfung geht allerdings eine stärkere mechanische wie thermische Oberflächenbelastung von Komponenten einher, der Rechnung getragen werden muss. Eine Voraussetzung dafür, dass diese Entwicklungen umgesetzt werden können, ist, dass ein ausreichendes Wissen über die Materialeigenschaften auf makroskopischer wie mikroskopischer Skala besteht. Auf makroskopischer Skala betrifft dies Härte, Elastizität, Leitfähigkeit, niedrige Reibwerte, Verschleißfestigkeit, auf atomarem Niveau Bindungen, Adhäsion, Korrosions- und elektronische Eigenschaften.

Für funktionale Oberflächen werden Beschichtungen aus komplexen Verbundmaterialien genommen, die im allgemeinen mehrere Leistungsmerkmale aufweisen. Sie zeichnen sich beispielsweise durch geringe Reibwerte und hohe Langlebigkeit aus und können in aggressiven Millieus eingesetzt werden. Der Einsatz dieser Werkstoffe in industriellen Anwendungen wird derzeit dadurch eingeschränkt, dass die existierende Messtechnik nicht den mit den neuen funktionalen Oberflächen einhergehenden Anforderungen genügt. So gilt es, Abnutzungsvolumina mit Tiefen unter 1 µm zu messen. Die Messung des Reibungskoeffizienten muss eine Genauigkeit von 0,01 bei einem Koeffizienten von 0,05 haben.Temperaturen auf Reibungsflächen müssen gemessen können, ebenso wie Veränderungen in der Chemie an Kontaktflächen zwischen zwei Oberflächen. Auch fehlt es an Verfahren, um hinreichend genau die Beständigkeit tribologischer Oberflächen zu überprüfen. Diese verschiedenen Aspekte werden im Verbundprojekt bearbeitet werden. Ein besonderer Schwerpunkt wird auf der Entwicklung einer verbesserten Metrologie für die Messung von Abnutzung von Schneidwerkzeugen und "Null"-Verschleiß auf Nanoskala liegen. Verschleißfreie, nanostrukturierte Dünnfilmbeschichtungen sollen mit berührungsfreien 3D-Techniken vermessen werden, um den Abnutzungsprozess an der Spitze von Mirkooberflächenunebenheiten zu erfassen.

Die PTB leitet das Arbeitspaket, das sich mit der Messung von Abnutzung befaßt. Das Arbeitspaket umfaßt einerseits Messungen an Proben vor und nach Abnutzung. Die untersuchten Flächen werden Abmessungen im Bereich einiger Mikrometer bis zu einigen Millimetern haben und einen Tiefenbereich von einigen Nanometern und mehr. Weiterhin sollen in dem Arbeitspaket Verfahren entwickelt werden, mit denen insitu-Messungen von Abnutzungserscheinungen vorgenommen werden können.

 

Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:

Projekt-Webseite

 

Ansprechpartner

Dr. Carl Georg Frase
Telefon: 0531 592 5186
E-Mail: carl.g.frase@ptb.de

 


© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2013-03-26,  Seite drucken DruckansichtPDF-Export PDF