Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Westsächsische Hochschule Zwickau entwickelt intelligente Werkstoffe

23.09.2002


Präsentation auf der Werkstoffmesse Materialica in München

Innovative keramische Werkstoffe finden heutzutage in vielfältiger Form bei realen Bauteilen u.a. im Maschinen- und Fahrzeugbau und in der Elektrotechnik Anwendung, so zum Beispiel als Konstruktionskeramik, als Elektronikwerkstoffe, für Werkzeuge und in Werkstoffverbunden.
Um den eventuellen Ausfall solcher Bauteile bei mechanischer und thermischer Belastung, also bei realen Betriebszuständen, rechtzeitig voraussagen und damit vermeiden zu können, entwickeln die Werkstoffspezialisten der Westsächsischen Hochschule Zwickau "intelligente Werkstoffe".
Grundgedanke dabei ist, an rissgefährdeten Teilen von realen Bauteilen sogenannte Mikrorisssensoren anzubringen. Diese Risssensoren sind einfache und wirtschaftliche Messaufnehmer, die den Rissbeginn, die Rissausbreitungsgeschwindigkeit und die Risslänge in situ mit hoher Präzision bestimmen können. Die Kenntnis der Rissgeschwindigkeit ist von entscheidender Bedeutung für die Prognose der Nutzbarkeitsdauer von Bauteilen. Das Prinzip der Messungen beruht darauf, dass dünne und feine Leiterbahnen gleichzeitig mit der Rissbildung durchtrennt werden und damit verbunden eine irreversible Widerstandsänderung im Leiterbahnsystem des Risssensors auftritt (siehe auch Anlage).
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird von der Westsächsischen Hochschule Zwickau auf der 5. Werkstofffachmesse "Materialica 2002" vom 30. September bis zum 3. Oktober in München vorgestellt. Zu begutachten ist dieses Projekt auf dieser Messe für innovative Werkstoffe, Verfahren und Anwendungen am Gemeinschaftsstand der sächsischen Hochschulen. Dieses Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Forschungsförderung für Fachhochschulen finanziert.

Kontakt/Projektleitung:

Westsächsische Hochschule Zwickau (FH)
Fachbereich Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik
Prof. Dr.-Ing. habil. Manfred Dietz
Dr.-Friedrichs-Ring 2A
08056 Zwickau
Telefon: (0375) 536 1770
Fax: (0375) 536 1706 E-Mail: manfred.dietz@fh-zwickau.de

Fachbereich Elektrotechnik
Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Grimm
Telefon: (0375) 536 1434
Fax: (0375) 536 1403
E-Mail: juergen.grimm@fh-zwickau.de


gez. Dr. Solondz

Anlage


Anlage
zur Pressemitteilung "Westsächsische Hochschule Zwickau entwickelt intelligente Werkstoffe"

Messeobjekt
"Mikrorisssensoren zur Charakterisierung von Konstruktionskeramik"
Materialica, München, 30.9. - 2.10.2002

Riss-Sensoren sind einfache und wirtschaftliche Messaufnehmer zur Erfassung und Charakterisierung lokaler Eigenschaften, speziell des Bruchverhaltens, auf der Grundlage entstehender Risse an der Oberfläche von spröden Materialien, insbesondere von Konstruktionskeramik, Elektronikwerkstoffen, Werkzeugen und anderen Verbundmaterialien. Um den Zeitpunkt des Rissbeginns, die Rissausbreitungsgeschwindigkeit und die Risslänge sowie die Rissentstehungsmechanismen mit hoher Präzision bestimmen zu können, wurden Untersuchungen zur sensortechnischen Quantifizierung der Risskinetik bei Indentermethoden durchgeführt.
Die Erfassung der Rissausbreitung erfolgt mit elektrischen Methoden. Der Messaufnehmer besteht aus mehreren parallelen Leiterbahnen mit 6µm Breite und 6µm Abstand und wird direkt auf dem Proben-Substrat hergestellt.
Das Prinzip der Messungen beruht darauf, dass dünne und feine Leiterbahnen gleichzeitig mit der Rissbildung an einem Indentereindruck durchtrennt werden und damit verbunden eine irreversible Widerstandsänderung im Leiterbahnsystem des Risssensors auftritt. Die entwickelten Mikro-Riss-Sensoren erlauben die Bestimmung von Rissen auf der Mikrometerskala für unterschiedliche spröde Werkstoffe und damit die Bestimmung der Oberflächenrisskinetik. Die hier entwickelte Methode stellt die Basis für die Entwicklung einer fortgeschrittenen und bisher nicht realisierbaren Form der in-situ-Messung der Ausbreitung von Oberflächenrissen nach deren Initiierung dar. Damit sind die Erfolgsaussichten für den Einsatz der Sensoren zur Materialcharakterisierung und zur in-situ-Prüfung als sehr gut einzustufen.
Im Ergebnis dessen ergeben sich Möglichkeiten zur Weiterentwicklung und Qualifizierung der Prüfverfahren zur lokalen Eigenschaftscharakterisierung, speziell des Bruchverhaltens von spröden Werkstoffen, d.h. die entstehenden Risse an Indenter-Eindrücken (Vickers-, Knoopindenter) werden einer Untersuchung zugänglich gemacht. Dies ist insofern von Bedeutung, da die Rissgeschwindigkeit unter Beachtung der Spannungsintensität von entscheidender Bedeutung für die Prognose der Nutzbarkeitsdauer von Proben und Bauteilen ist. Mit diesen Risssensoren ergeben sich einfacher, genauer und schneller als bisher Möglichkeiten, Informationen zur Bruchzähigkeit und zu den Kennwerten des langsamen Risswachstums an kurzen Oberflächenrissen sowie zum Eigenspannungszustand zu erhalten. Diese Methode soll so weiter entwickelt werden, dass sie auch an rissgefährdeten Stellen in realen Bauteilen und Konstruktionen aus spröden Werkstoffen angewendet werden kann. Weiterhin dienen die Ergebnisse generell dem Verständnis der Rissentstehungsmechanismen der Theorie der elastisch-plastischen Spannungsfelder am Indentereindruck und der daraus resultierenden Spannungsintensitäten an den Diagonalrissen. Um eine Applikation der Risssensoren auf beliebig geformte Oberflächen zu ermöglichen, wurden lithographische Methoden entwickelt. Dies ist insofern interessant, als dass damit dieser Methode die Möglichkeit offen steht, in-situ-Rissentstehung an kritischen Bauteilen oder Bauteilbereichen zu detektieren.
Es ergeben sich auch Möglichkeiten des mobilen Einsatz und die Einbindung der Risssensoren in lokale Systeme zur on-line Überwachung sowie der genauen Erfassung und Korrelation zwischen Betriebszuständen und Rissentstehung bzw. - ausbreitung.

Dr. Detlef Solondz | idw

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Fraunhofer HHI präsentiert neueste VR- und 5G-Technologien auf dem Mobile World Congress
19.02.2018 | Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI

nachricht Analytica 2018 – „World of Temperature“
14.02.2018 | JULABO GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer HHI präsentiert neueste VR- und 5G-Technologien auf dem Mobile World Congress

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics