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Bohrer, Fräsen oder Wellen sind häufig mit hauchdünnen, aber extrem harten Schichten versehen. Eine neue laserakustische Prüfmethode aus dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden hilft dabei, die Beschichtungen auf ebenen und zylindrischen Bauteilen rasch und exakt zu bewerten. Das Messgerät ist das weltweit einzige für kommerzielle Prüfungen und wird von einem Kooperationspartner vertrieben.
Damit komplexe Werkzeuge wie Bohrer, Fräser oder Wellen möglichst hohe Stand- und Laufzeiten erzielen, müssen sie mit extrem harten und gleichzeitig hauchdünnen Schichten versehen werden. Um diese Verschleißschichten zu optimieren und ihre Fertigung besser überwachen zu können, ist es notwendig, die mechanischen Eigenschaften der Schichten zerstörungsfrei und ohne viel Aufwand zu prüfen. Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden entwickelten eine laserakustische Prüfmethode, die einfach und schnell Schichten auf ebenen oder auch zylindrischen Bauteilen bewerten kann.
"Dreh- und Angelpunkt unserer Messungen ist der Elastizitätsmodul", erklärt Dr. Dieter Schneider aus dem IWS. "Diese Größe hängt von der Struktur des Werkstoffs ab und steht mit anderen mechanischen Eigenschaften wie etwa Härte und Eigenspannungen in enger Wechselbeziehung. Deshalb bestimmt sie wesentlich die Verschleißbeständigkeit von Oberflächen, die mit harten und superharten Schichten geschützt werden sollen." Für das aktuelle Messverfahren nutzen die Forscher die besonders vorteilhaften Eigenschaften von akustischen Oberflächenwellen: Diese Wellen haben nur eine geringe Eindringtiefe und reagieren deshalb empfindlich auf strukturelle Veränderungen der Randschicht. Hochfrequente akustische Oberflächenwellen werden mit kurzen Laserimpulsen angeregt. Die Wellen breiten sich längs der Oberfläche aus und werden mit einem piezoelektrischen Detektor empfangen. Während der Messung bewegt sich der Prüfling, beispielsweise ein Bohrer, so dass laserakustische Signale bei verschiedenen Abständen zwischen Detektor und Laser-Schallquelle empfangen werden können.
Grundlage des Verfahrens ist die spektrale Analyse der laserakustischen Signale. Aufbauend auf ihren langjährigen Erfahrungen konnten IWS-Forscher ein automatisiertes Messverfahren mit hoher Zuverlässigkeit entwickeln. Die dazugehörige Software liefert in wenigen Minuten die Ergebnisse. Damit lässt sich der Beschichtungsvorgang optimieren und kontrollieren. Neben ebenen Oberflächen können jetzt auch zylindrische Bauteile untersucht werden, von wenigen Nanometer dünnen Schichten bis hin zu Bearbeitungsrandschichten und Beschichtungen im Millimeterbereich. Das laserakustische Gerät am IWS ist weltweit das einzige für kommerzielle Prüfungen.
Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
01277 Dresden, Winterbergstr. 28
Dr. Dieter Schneider
Tel.: 0351 / 25 83-451
Fax: 0351 / 25 83-300
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Dr. Ralf Jäckel
Tel.: 0351 / 25 83-444
Fax: 0351 / 25 83-300
E-mail: jaeckel@iws.fhg.de
http://www.iws.fhg.de
http://www.iws.fhg.de/ext/allg/presse/pres99_15.htm
http://www.iws.fhg.de/ext/infonew/info_10/info_10.htm
Criteria of this press release:
Construction / architecture, Economics / business administration, Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Research results
German
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