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PVD-/PACVD-Schichtsysteme

Unsere Vision sind energieeffiziente und verschleißarme technische Systeme durch gezielte Oberflächenmodifikation mittels tribologisch wirksamer Schichten. Diese tribologisch wirksamen PVD-/PACVD-Schichten werden von uns als eigenständige Konstruktionselemente aufgefasst. Unsere Forschungsaktivitäten für individuelle Lösungen umfassen:

  • Schichtentwicklung und Schichtauswahl
  • Tribologische Modell- und Bauteilversuche
  • Dimensionierungsgrundlagen
  • Bauteilgestaltungsrichtlinien

Anwendungen und typische Schichten

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Wir besitzen wissenschaftliche und praktische Kompetenzen auf dem Gebiet der:

  • Amorphe Kohlenstoffschichtsysteme
  • Hartstoffschichtsysteme
  • Festschmierstoffschichtsysteme

Vorhandene Beschichtungsanlage

Uns steht eine für Forschungszwecke skalierte, industrie-typische Anlage mit folgenden Leistungsmerkmalen zur Verfügung:

  • Automatisierte Prozessführung und -kontrolle
  • Zwei gesteuerte Arc-Rechteckkathoden
  • Zwei MF-gepulste Sputter-Rechteckkathoden
  • Ein Flüssigkeitsverdampfer
  • Kontinuierliches oder MF-gepulstes Substratbias
  • Zuführung von bis zu vier Inert-/Reaktivgasen
  • Massenspektrometer für Prozess- und Restgasanalyse

Verfügbare Beschichtungsverfahren

Die Beschichtung erfolgt im Vakuum aus der Gasphase durch:

  • (Reaktives) Kathodenzerstäuben (PVD-Sputtern)
  • (Reaktives) Lichtbogenverdampfen (PVD-Arc)
  • Plasmaaktivierte chemische Gasphasenabscheidung (PACVD)

Schichtcharakterisierung

Eine umfangreiche und moderne apparative Ausstattung ermöglicht es uns, eine umfassende Schichtcharakterisierung durchzuführen:

Mechanisch-physikalische Eigenschaften

  • Elastizität, Duktilität, Härte (Instrumentierte Eindringprüfung)
  • Haftung (Ritztest, Rockwell-Eindrucktest)
  • Dicke (Stufensprung, Kalottenschliff, Schrägschliff)
  • Abrasiv- und Schlagbeständigkeit (Kalottenschleiftest, Impact-Test)
  • Benetzbarkeit, Oberflächenenergie (Kontaktwinkelmessung)
  • Fehlstellen (Kavitationserosionstest)

Tribologisches Verhalten

  • Verschiedene Stift-Scheibe-Tribometer (Laborumgebung, klimatisiert)
  • Hochtemperatur-Vakuum-Stift-Scheibe-Tribometer
  • Scheibe-Scheibe-Tribometer
  • Zwei-Scheiben-Tribometer
  • Load Scanner (Zylinder-Zylinder Kontakt)

Topographische Eigenschaften und Verschleißanalyse

  • Taktiles Rauheits- und Konturmessgerät
  • Verschiedene Lichtmikroskope
  • Konfokales Messmikroskop
  • 3D-Laserrastermikroskop

Über das Werkstoffcluster der Universität unter anderem:

  • Atomrastermikroskop
  • Mikro-Raman-Spektrometer
  • Röntgenphotoelektronenspektroskop
  • Verschiedene Röntgendiffraktometer
  • Verschiedene Rasterelektronenmikroskope
  • Schichtpräparation mittels fokussiertem Ionenstrahl

Bauteilprüfversuche

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Wir entwickeln und betreiben projektspezifisch Prüfstände zum Testen von Schichtsystemen unter realistischen Einsatzbedingungen, beispielsweise für den Nocken/ Tassenstößel-Kontakt im Ventiltrieb.

Simulation und Data Mining

In Ergänzung zu realen Versuchen werden Simulationen zur Ermittlung der Anforderungen an das tribologisch wirksame Schichtsystem oder Data Mining Methoden für Prognosemodelle genutzt.