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

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)

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

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.