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 COMPAMED 2016 vernetzte medizinische Systeme und Menschen
23.11.2016 | IVAM Fachverband für Mikrotechnik

nachricht Kompakter und individuell einstellbarer Schutz für alle Anwendungen
18.11.2016 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie