Sonderforschungsbereich 516
Konstruktion und Fertigung aktiver Mikrosysteme

Teilprojekt C1 - Verschleiß bei Mikrokomponenten

Sachbearbeiter:

Dr. R. Bandorf

Dipl.-Phys. D. Paulkowski

Dipl.-Ing. F. Pape

Die Zielsetzung des Teilprojekts ist die grundlegende und systematische Untersuchung der Verschleißmechanismen an Mikroaktoren sowie die Entwicklung tribologisch optimierter Oberflächen. Die übergeordnete Zielsetzung besteht dabei in der Bereitstellung langlebiger Mikroaktorkomponenten mittels verschleißfester Oberflächenbeschichtungen und optimierter Oberflächentopographien.

Die Optimierung des Verschleißverhaltens durch gezielte Einstellung der Beschichtung/Strukturierung macht eine umfangreiche messtechnische Untersuchung der Reibpartner notwendig. Die mechanische Beschreibung von Mikrosystemen sowie die dafür erforderliche Erarbeitung entsprechender Messmethoden sind Voraussetzung für die Projektdurchführung, aus der sich schließlich Qualitätsmerkmale für die mikrotribologische Funktionalität ergeben.

Andererseits stehen zur Charakterisierung von Oberflächentopografie und -morphologie weitere moderne Analysemethoden zur Verfügung. Neben Rasterelektronenmikroskopie (SEM – auch in Kombination mit Energie-dispersiver-Röntgenstrahlanalyse EDX), Elektronenstrahl-Mikrosonde (EPMA), Weißlichtinterferometer und Tastschnittgerät kommt hier insbesondere die Rasterkraftmikroskopie (AFM) zum Einsatz. Durch spezielle Modifikationen des Rasterkraftmikroskops können mechanisch-physikalische Eigenschaften von tribologischen Schichtsystemen untersucht werden. Mit Hilfe eines Nanoindentors werden so u.a. Nano-Härte und Nano-Elastizitätsmodul bestimmt. Nanoscratchtests (Abb. links) dienen der Untersuchung des Verschleißverhaltens und der Überprüfung der Haftung von tribologischen Schichten.

Um eine breitere Anwendung mikroaktorischer Lösungen zu eröffnen, hat sich das Teilprojekt C1 zur Aufgabe gemacht, neue Lösungswege zur Erzeugung verschleißfester mikroaktorischer Bauteile zu erarbeiten. Stichpunktartig lassen sich folgende Aufgabenstellungen nennen:

• Entwicklung von verschleißfesten Schichtsystemen für Mikroaktoren mit sehr geringer Schichtdicke mit Hilfe Plasma-gestützter Dünnschichttechnologie und Untersuchung des Einflusses von topographisch gestalteten Oberflächen auf das Verschleißverhalten solcher Systeme. Analyse der Schichtsysteme hinsichtlich Zusammensetzung, Struktur, Tiefenprofil der Elementverteilung, Schichtaufbau.
• Charakterisierung von relevanten physikalischen Eigenschaften von beschichteten und unbeschichteten Oberflächen von Mikrokomponenten und Korrelation dieser Eigenschaften mit dem Verschleißverhalten von Mikroaktoren unter spezifischen Einsatzbedingungen. Erarbeitung von Methoden zur Messung von mechanischen Eigenschaften an sehr dünnen Schichten (Schichtdicke <0,5 µm).
• Untersuchungen zum grundsätzlichen Verständnis von adhäsiven und abrasiven Verschleißmechanismen bei oszillierenden und rotierenden Mikroaktorkomponenten unter Einbeziehung hochauflösender Rasterkraftmikroskop-Techniken.

[ Home ] [ Aktuell ] [ Ziele des SFB ] [ Gliederung ] [ Institutionen ] [ Mitarbeiter ] [ Veröffentlichungen ] [ Kontakt ] [ Links ]