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 Die Chancen der Digitalisierung für das Betriebliche Gesundheitsmanagement: vitaliberty auf der Zukunft Personal 2017
19.09.2017 | vitaliberty GmbH

nachricht Fraunhofer CSP präsentiert Neuheiten auf der EU PVSEC
18.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik